Transpor Membran

A. Sejarah sel

Berikut adalah para tokoh ilmuan yang telah berhasil mempelajari tentang sel. 

1)  Robert Hooke

Teori = Merupakan penemu sel, setelah mengamati sayatan gabus kering.  Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melaluimikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari katabahasa Latin cellula yang berartirongga/ruangan.

Pada tahun 1835, sebelum teori Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam arti biologis. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Karena itulah, sel dapat berfungsi secara autonom asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi.

2)  Scheilden & Schwann

Teori  = Sel merupakan kesatuan struktural

Scheiden & Schwan adalah tokoh ilmuan yang telah berjasa dalam dunia mikrobiologi, dengan teori sel merupakan suatu kesatuan struktural (berdasarkan bentuk).Scheilden mengamati sel pada tumbuhan dan Schwann mengamati sel pada hewan.

  berikut adalah hasil pengamatannya:

Sel Hewan

1. tidak memiliki dinding sel

2. tidak memiliki plastida

3. memiliki lisosom

4. memiliki sentrosom

5. timbunan zat berupa lemak dan glikogen

6. bentuk tidak tetap

7. pada hewan tertentu memiliki vakuola, ukuran kecil, sedikit

Sel Tumbuhan

1. memiliki dinding sel dan membran sel

2. umumnya memiliki plastida

3. tidak memiliki lisosom

4. tidak memiliki sentrosom

5. timbunan zat berupa pati

6. bentuk tetap

7. memiliki vakuola ukuran besar, banyak

3)  Max Schultze

Teori = Sel merupakan kesauan fungsional

Namanya sangat dikenal karena karyanya pada teori sel. Dengan menggabungkan teori Felix Dujardin dari konsep “sarcode” pada binatang dengan Hugo von Mohl dengan protoplasma pada sayuran, ia menyatukan keduanya, dan dua hal itu termasuk di bawah nama umum protoplasma, mendefinisikan sel sebagai nucleated massa dari protoplasma dengan atau tanpa sel-dinding (Das Protoplasma der Rhizopoden und der Pflanzenzellen; ein Beiträg zur Theorie der Zelle,1863).

4)  Rudholf Virchow

 Teori = Sel merupakan kesatuan pertumbuhan(omne cellulae e cellula)

Virchow berperan dalam banyak penemuan penting. Meskipun dia dan Theodor Schwann tidak disebutkan bersamaan, dia paling banyak diketahui karena theorinya tentang sel. Ia adalah orang pertama yang menemukan sel-sel leukemia. Dia adalah orang pertama yang menerima dan menjiplak hasil kerja Robert Remak yang memnyatakan asalu usul sel adalah pembagian unsur sebelumnya. Teori ini ia tuangkan dalam epigram Omnis cellula e cellula (“setiap sel berasal dari sel sebelumnya”) yang dipublikasikan tahun 1858. (epigram ini sebenarnya ditemukan François-Vincent Raspail tapi dipopulerkan oleh Virchow). Ini adalah penolakan terhadap konsep generasi spontan (spontaneous generation), yang menyatakan organisme berasal dari benda mati.

5)  Thomas huxley

 Teori =Sel merupakan kesatuan fisik kimia

6) Watson and Crick

   Teori  = Sel merupakan kesatuan hereditas

7)  Robert Brown

   Teori  = Pada sel terdapat inti sel ( Nukleus )

adalah botanisSkotlandia yang memberikan sumbangan penting terhadap botani melalui penemuaninti sel dan aliran sitoplasma, pengamatan pertama dari Gerakan Brown, penelitian awal terhadap penyerbukan dan pembuahan tumbuhan. Brown juga salah satu yang pertama mengenali perbedaan mendasar antara tumbuhan gimnosperma danangiosperma, dan melakukan studi awal palinologi. Dia juga memberikan banyak sumbangan terhadap taksonomi tumbuhan, termasuk penggolongan sejumlah familia tumbuhan yang masih diterima saat ini, dan banyak margadan spesies tumbuhan Australia, hasil penjelajahannya besertaMatthew Flinders

8)  Felix Dujardin

  Teori   = Di dalam setiap sel mahkluk hidup terdapat sitoplasma

B. Sel hewan dan tumbuhan 

Sel hewan

Struktur SelHewan terdapat bagian-bagian atau organel-organel dalam sel hewan dengan fungsi/peran masing-masing. Fungsi organel-organel sel hewan merupakan tanda bahwa organel sel hewan tersebut memiliki pekerjaan dalam sel hewan. Organel sel hewan memiliki kesamaan dengan organel sel tumbuhan, dan juga perbedaan.

Perbedaan organel sel hewan dan sel tumbuhan merupakan pertanda dalam membedakan atau tanda dalam membedakan sel hewan dan sel tumbuhan, selain itu terdapat pula fungsi-fungsi dalam organel-organel sel hewan yang merupakan pekerjaan yang dilakukan dalam sel tersebut sehingga dapat bekerja secara optimal.Organel-organel sel hewan  dan fungsinya dapat dilihat seperti dibawah ini...

Organel Sel Hewan dan Fungsinya

1. Membran Sel

Membran sel adalah bagian paling luar yang membungkus sel yang tersusun atas lemak (lipid) dan protein (lipoprotein). 

Fungsi membran sel 

• Melindungi sel
• Mengatur keluar masuknya zat 
• Penerima rangsangan dari luar

2. Sitoplasma 

Sitoplasma adalah cairan sel dan segala sesuatu yang larut di dalamnya, kecuali nukleus (inti sel) dan organel, serta sitoplasma terdiri atas protein material dan air. Sitoplasma bersifat koloid kompleks yakni tidak cair dan tidak padat yang dapat berubah tergantung konsentrasi air, jika konsentrasi air rendah akan menjadi padat lembek disebut gel, sedangkan jika konsentrasi air tinggi akan menjadi encer disebut sol.  

Fungsi Sitoplasma

• Tempat berlangsungnya metabolisme sel 
• Sumber bahan kimia sel 

3. Retikulum Endoplasma

Retikulum endoplasma adalah bagian selberbentuk benang-benang yang terdapat di inti sel. Retikulum endoplasma terbagi atas dua yakni retikulum endoplasma halus (REh) dan retikulum endoplasma kasar (REk). Retikulum endoplasma halus (REh) adalah tidak melekat dengan ribosom, sedangkan retikulum endoplasma kasar (REk) adalah melekat pada ribosom. 

Fungsi Retikulum Endoplasma

• Alat transportasi zat dalam sel sendiri
• Mensintesis lipid dalam sel (REh)
• Membantu dalam detoksifikasi se-sel berbahaya pada sel (REh)
• Sintesa protein (REk)

4. Mitokondria 

Mitokondria adalah organel terbesar yang merupakan mesin dalam sel. Mitokondria berbentuk mirip dengan cerutu yang memiliki dua lapis membran yang lekuk-lekuk dan dinamakan kritas.  Oksigen dan glukosa berkombinasi dalam membentuk energi (ATP) yang diperlukan untuk metabolisme dan aktivitas seluler dalam organel sehingga mitokondria dijuluki sebagai the power house karna menghasilkan energi. Mitokondria dalam bentuk tunggulnya disebut dengan mitokondrion. Mitokondrion adalah organel yang mengubah dari energi kimia ke energi yang lain.

Fungsi Mitokondria 

• Menghasilkan energi dalam bentuk ATP
• Respirasi seluler

5. Mikrofilamen 

Mikrofilamen adalah organel sel yang terbentuk dari protein aktin dan miosin. Mikrofilamen memiliki kemiripan dengan mikrotubulus tapi mikrofilamen lebih lembut dan diameternya lebih kecil. 

Fungsi Mikrofilamen 

• Berperan dalam pergerakan sel, endositosis dan eksositosis

6.  Lisosom

Lisosom adalah organel berupa kantong terikat di membran yang berisi kandungan enzim hidrolitik yang digunakan dalam mengontrol pencernaan intraseluler di keadaan apapun. Lisosom terdapat pada sel eukariotik. 

Fungsi Lisosom 

• Pemasukan makromulekul dari luar menuju ke dalam sel dengan mekanisme endositosis 
• Mencerna materi dengan menggunakan fagositosis 
• Mengontrol pencernaan intraseluler 
• penghancuran organel sel yang telah rusak (autofagi)

7. Peroksisom (Badan Mikro)

Peroksisom adalah kantong kecil yang berisi dengan enzim katalase yang fungsinya menguraikan peroksida (H2O2) yang merupakan sisa dari metabolisme yang sifatnya toksik menjadi air dan oksigen yang membahayakan sel. Peroksisom banyak ditemukan di sel hati dan ginjal. 

Fungsi Peroksisom

• Menguraikan perokida (H2O2) dari sisa-sisa metabolisme toksik
• Perubahan lemak menjadi karbohidrat

8. Ribosom 

Ribosom adalah organel sel yang padat dan kecil dengan diameter 20 nm yang terdiri atas 65%RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom (Ribonukleoprotein atau RNP ) . Ribosom bekerja dalam menerjemahkan mRNA untuk membentuk rantai polipeptida (protein) dengan menggunakan asam amino yang dibawah tRNA pada saat proses translasi. Di dalam sel ribosom terikat pada retikulum endoplasma kasar (REk), atau membran inti sel. 

Fungsi Ribosom 

• Tempat berlangsngunya sintesis protein

9. Sentriol

Sentriol adalah struktur berbentuk tabung yang dapat ditemukan pada sel eukariota. Sentriol juga mengambil peran dalam pembelahan sel dan dalam pembentukan silia dan flagela. Sepasang sentriol yang membentuk struktur gabungan disebut dengan sentrosom. 

Fungsi Sentriol

• Proses pembelahan sel dalam membentuk benang spindel 
• Berperan membentuk silia dan flagela

10. Mikrotubulus

Mikrotubulus adalah organel sel di dalam sitoplasma yang ditemukan pada sel eukariot dan berbentuk silindris panjang yang berangga dengan diameter dalam kurang lebih 12 nm dan diameter luar 25 nm. Mikrotbulus terdiri atas molekul-molekul berbentuk bulat protein globular yang disebut tubulin, dengan spontan bergabung membentuk silindris panjang berongga pada kondisi tertentu. Mikrotbulus bersifat kaku. 

Fungsi Mikrotubulus

• Melindungi sel 
• Memberi bentuk sel
• berperan dalam pembentukan flagela, silia dan sentriol 

11. Badan Golgi

Badan golgi atau aparatus golgi atau kompleks golgi adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel. Badan golgi dapat ditemukan di semua sel eukariotik dan terdapat pada fungsi ekskresi, seperti ginjal. Badan golgi berbentuk kantong pipih yang berukuran kecil hingga besar dan terikat oleh membran. Setiap sel hewan memiliki 10-20 badan golgi. 

Fungsi Badan Golgi

• Membentuk vesikula (kantung) untuk ekskresi
• Membentuk lisosom
• Memproses protein 
• membentuk membran plasma 

12. Nukleus

Nukleus adalah inti dari sel yang mengatur dan mengendalikan aktivitas sel baik itu metabolisme hingga ke pembelahan sel. Nukleus ditemukan pada sel eukariotik dan mengandung sebagaian besar materi ginetik yang bentuknya DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama protein-protein. Nukleus terdiri dari bagian-bagian seperti  Membran inti (karioteka), Nukleoplasma (Kariolimfa), Kromatin/kromosom, Nukleolus. 

Fungsi Nukleus 

• Untuk menjaga integritas gen-gen 
• Mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen
• Menyimpan informasi genetik
• Tempat terjadinya replikasi
• Mengendalikan proses metabolisme dalam sel 

13. Nukleolus 

Nukleolus adalah daerah yang terdapat di dalam inti sel (nukleus) yang bertanggung jawab dalam pembentukan protein menggunakan RNA (Asam ribonukleat).

Fungsi Nukleolus 

• Bertanggung jawab dalam pembentukan protein 

14. Nukleoplasma 

Nukleoplasma adalah cairan padat yang berada di dalam inti sel (nukleus) mengandung serat kromatin, yang padat membentuk kromosom dan gen yang membawa informasi genetik. 

Fungsi Nukleoplasma

• Membentuk kromosom dan gen  

15. Membran Inti 

Membran inti adalah elemen struktural utama nukleus yang membungkus keseluruhan organel dan memisahkan antara sitoplasma dan daerah inti. Membran inti bersifat tak permeabel dengan sebagian besar molekul yang membuat nukleus membutuhkan pori inti sehingga nukleus dapat melintasi membran. 

Fungsi Membran Inti 

• Pelindung inti sel (Nukleus)
• Tempat pertukaran zat antara materi inti dan sitoplasma 

Sel tumbuhan

Tumbuhan memiliki evolusi yang tinggi, adalah organisme eukariotik yang mengandung organel sel yang terikat membran. Meskipun tumbuhan dan hewan keduanya milik eukariota, mereka berbeda dalam fitur karakteristik tertentu. Misalnya, sel tumbuhan memiliki dinding sel yang berkembang dengan baik dan vakuola besar, sedangkan sel hewan tidak memiliki bagian struktur tersebut. Selain perbedaan-perbedaan struktural, sel tumbuhan tidak memiliki sentriol dan filamen menengah, yang terdapat dalam sel hewan.

Sel tumbuhan yang khas terdiri dari sitoplasma dan organel. Bahkan, semua organel (kecuali nukleus) dan struktur subselular yang hadir dalam sitoplasma, akan tertutup oleh lapisan pelindung (dinding sel dan membran sel). Studi ilmiah telah dilakukan mengenai organel sel dan fungsi mereka. Setiap organel-organel sel tumbuhan memiliki fungsi tertentu, tanpa adanya sel tidak dapat beroperasi dengan baik.

Sel tumbuhan dilindungi dari lingkungan sekitar oleh dinding sel dan membran sel. Perhatikan bahwa keduanya merupakan struktur permukaan dan bukan organel sel. Mereka tidak hanya memberi bentuk, dukungan, dan kekuatan untuk sel, tetapi juga membantu dalam transportasi. Ketika datang pada organel yang ditemukan dalam sel tumbuhan, mereka lebih atau kurang mirip dengan sel-sel hewan, kecuali bahwa yang terakhir tidak memiliki kloroplas, yang bertanggung jawab untuk fotosintesis. Berikut ini adalah daftar dari organel yang ditemukan dalam sel tumbmTumbuhan memiliki evolusi yang tinggi, adalah organisme eukariotik yang mengandung organel sel yang terikat membran. Meskipun tumbuhan dan hewan keduanya milik eukariota, mereka berbeda dalam fitur karakteristik tertentu. Misalnya, sel tumbuhan memiliki dinding sel yang berkembang dengan baik dan vakuola besar, sedangkan sel hewan tidak memiliki bagian struktur tersebut. Selain perbedaan-perbedaan struktural, sel tumbuhan tidak memiliki sentriol dan filamen menengah, yang terdapat dalam sel hewan.

Sel tumbuhan yang khas terdiri dari sitoplasma dan organel. Bahkan, semua organel (kecuali nukleus) dan struktur subselular yang hadir dalam sitoplasma, akan tertutup oleh lapisan pelindung (dinding sel dan membran sel). Studi ilmiah telah dilakukan mengenai organel sel dan fungsi mereka. Setiap organel-organel sel tumbuhan memiliki fungsi tertentu, tanpa adanya sel tidak dapat beroperasi dengan baik.

Sel tumbuhan dilindungi dari lingkungan sekitar oleh dinding sel dan membran sel. Perhatikan bahwa keduanya merupakan struktur permukaan dan bukan organel sel. Mereka tidak hanya memberi bentuk, dukungan, dan kekuatan untuk sel, tetapi juga membantu dalam transportasi. Ketika datang pada organel yang ditemukan dalam sel tumbuhan, mereka lebih atau kurang mirip dengan sel-sel hewan, kecuali bahwa yang terakhir tidak memiliki kloroplas, yang bertanggung jawab untuk fotosintesis. Berikut ini adalah daftar dari organel yang ditemukan dalam sel tumbuhan.inti (nukleus)

Nukleus (jamak nuklei) adalah organel sel yang sangat khusus, yang menyimpan komponen genetik (kromosom) dari sel tertentu. Nukleus berfungsi sebagai pusat administrasi utama sel dengan mengkoordinasikan proses metabolisme seperti pertumbuhan sel, pembelahan sel, dan sintesis protein. Bersama-sama, inti beserta isinya disebut sebagai nukleoplasma.

Plastida (Kloroplas)

Plastida adalah istilah kolektif untuk organel yang membawa pigmen. Dalam sel tumbuhan, kloroplas adalah bentuk yang paling menonjol dari plastida yang mengandung pigmen klorofil hijau. Karena plastida kloroplas ini, sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk menjalani fotosintesis dengan adanya sinar matahari, air, dan karbon dioksida untuk mensintesis makanannya 
Kloroplas terdiri atas dua bagian besar, yaitu bagian amplop dan bagian dalam.Bagian amplop kloroplas terdiri dari membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat permeabel serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam. Bagian dalam kloroplas mengandung DNA ,RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C₃, kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman C₃ adalah padi (Oryza sativa),gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai(Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada tanaman C₄, kloroplas terletak pada sel mesofil dan bundle sheath cell. Contoh tanaman C₄ adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).

ribosom

Ribosom adalah organel tumbuhan yang terdiri dari protein (40 persen) dan asam ribonukleat atau RNA (60 persen). Mereka bertanggung jawab untuk sintesis protein. Di dalam sel, ribosom dapat muncul secara bebas (ribosom bebas) atau mungkin melekat pada organel lain, retikulum endoplasma (ribosom terikat). Setiap ribosom terdiri dari dua bagian, yaitu subunit besar dan subunit kecil.

mitokondria

Mitokondria adalah salah satu organel sel dan berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel pada makhluk hidup, selain fungsi selular lain, seperti metabolisme asam lemak, homeostasis kalsium, transduksi sinyal selular, biosintesis pirimidina, dan penghasil energi yang berupa adenosina trifosfat pada lintasan katabolisme.

Mitokondria memiliki 2 lapisan membran, yaitu lapisan membran luar serta lapisan membran bagian dalam. Pada lapisan membran bagian dalam terdapat lipatan-lipatan yang disebut dengan cristae atau krista. Di dalam mitokondria terdapat sebuah 'ruangan' yang disebut dengan matriks, dimana terdapat beberapa mineral yang dapat ditemukan pada 'ruangan' tersebut. Sel yang memiliki banyak sekali mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, serta otot.

Dalam mitokondria terdapat 2 membran, yaitu ruang intermembran dan matriks. Mitokondria memiliki ruang diantara kedua membran tersebut yang disebut dengan ruang intermembran. Ruangan ini sempit serta selektif. Membran bagian luar tidak dapat dilalui oleh molekul kecil dan tidak dapat dilalui oleh protein dan molekul yang berukuran besar. 

Matriks adalah ruang yang dibungkus oleh membran dalam. Dalam matriks tersebut terjadi beberapa proses metabolisme. Protein yang ikut dalam proses respirasi serta enzim pembuat ATP dibentuk di membran dalam. Membran dalam mempunyai permukaan yang luas. Membran dalam memiliki permukaan yang luas yang berfungsi untuk meningkatkan produktivitas respirasi selular. Bagian dalam matriks banyak mengandung ribosom, protein, RNA dan DNA. Oleh karena itu, mitokondria merupakan salah satu organel sel yang dapat mensintesis protein, selain inti sel atau nukleus dan Retikulum endoplasma. 

Perlu diketahui bahwasannya DNA mitokondria berbeda dengan DNA yang terdapat dalam inti sel (nukleus). DNA yang terdapat dalam inti sel hanya berjumlah 2 kopi dalam tiap sel dan sedangkan DNA mitokondria berjumlah lebih dari 1000 kopi dalam tiap sel. Dalam segi bentuk, DNA mitokondria berbentuk lingkaran sedangkan DNA dalam inti sel berbentuk linear. Perbedaan antara DNA mitokondria dan DNA nukleus terdapat pada bagian hereditasnya. DNA mitokondria hanya diturunkan dari ibu serta bersifat haploid /n sedangkan DNA nukleus merupakan pencampuran dari DNA kedua orang tua. 

Selain itu, perbedaan antara DNA nukleus dan DNA mitokondria terdapat dalam jumlah genom keduanya. Genom DNA mitokondria lebih sedikit, hal ini dikarenakan secara garis besar hanya membawa gen yang berfungsi pada proses respirasi selular. 

Terdapat sebuah hipotesis yang menyatakan bahwa mitokondria merupakan organel dari hasil evolusi sel α-proteobacteria prokariota yang ber-endosimbiosis dengan sel eukariota. Hipotesis tersebut didukung dengan beberapa fakta yang menyertainya, antara lain : 

1. Adanya DNA yang terdapat di dalam mitokondria yang menunjukkan bahwa dahulu mitokondria adalah entitas yang terpisah dari sel inangnya
2. Adanya beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri, baik dalam segi ukuran maupun cara reproduksi dengan cara membelah diri, juga struktur DNA yang berbentuk lingkaran.

Oleh sebab itu, mitokondria mempunyai sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik pada inti. Selain itu, ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki oleh bakteri dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariota. 

Secara garis besar, tahap respirasi yang terjadi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang sering disebut sebagai daur atau siklus Krebs. 

Struktur Mitokondria

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang mempunyai aktivitas metabolisme yang tinggi serta memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, seperti sel otot jantung. Jumlah serta bentuk mitokondria dapat berbeda-beda pada setiap sel. Mitokondria memiliki bentuk elips dengan diameter 0,5 µm serta panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari 4 bagian utama, antara lain membran luar, membran dalam, ruang antar membran, serta matriks yang terletak pada bagian dalam membran. 

Membran luar terdiri dari protein dan lipid yang memiliki rasio perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang dapat menyebabkan membran tersebut bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang memiliki ukuran 6000 Dalton. Oleh karena itu membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid serta enzim yang mampu berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA. 

Membran dalam kurang permeabel dibandingkan dengan membran luar yang terdiri dari 20% lipid serta 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama dalam proses pembentukan ATP. Luas permukaan dapat meningkat dengan sangat tinggi yang diakibatkan dengan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks yang disebut krista. Stuktur krista tersebut dapat meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga dapat meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam memiliki kandungan protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berguna dalam membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam. 

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

Fungsi Mitokondria

Fungsi mitokondria yang utama adalah sebagai pabrik energi sel yang mampu untuk dapat menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat dapat berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor serta dioksidasi oleh O2 dan menjadi CO2 serta air. Energi yang dapat dihasilkan sangatlah efisien yaitu sekitar 30 molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul-molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam glikolisis hanya mampu untuk dihasilkan 2 molekul ATP. Fungsi mitokondria dapat mengatur dalam aktivitas metabolisme sel.

Proses pembentukan energi atau dapat disebut juga dengan fosforilasi oksidatif terdiri atas 5 tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan berbagai kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan melalui bantuan 4 kompleks enzim dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase serta Adenine Nucleotide Translocator (ANT).

Fungsi mitokondria sangat bervariasi tergantung dengan jenis sel di mana mereka berada. 

1. Mitokondria memiliki fungsi yang sangat penting yaitu untuk menghasilkan energi. Makanan yang kita konsumsi akan dipecah dalam bentuk molekul yang sederhana seperti karbohidrat, lemak, dan sebagainya. Hal tersebut akan dikirim ke mitokondria di mana mereka akan memproses menjadi lebih lanjut untuk dapat menghasilkan molekul bermuatan yang akan bergabung dengan oksigen serta akan menghasilkan molekul ATP. Seluruh proses tersebut dikenal dengan fosforilasi oksidatif.
2. Mitokondria memiliki peran yang sangat penting dalam menjaga konsentrasi ion kalsium yang tepat dan cukup dalam berbagai kompartemen sel. Mitokondria dapat membantu sel-sel untuk mencapai tujuan tersebut dengan melayani sebagai sebuah tangki penyimpanan yang dapat menyimpan ion kalsium.
3. Mitokondria juga berperan dalam membangun bagian-bagian tertentu dari darah serta hormon seperti testosteron dan estrogen.
4. Mitokondria yang terdapat dalam sel-sel hati mempunyai enzim yang dapat mendetoksifikasi amonia.
5. Mitokondria berperan dalam proses kematian sel terprogram, yaitu sel yang tidak diinginkan serta jumlah yang terlalu banyak sehingga akan dipangkas selama perkembangan organisme. Proses tersebut disebut apoptosis. Kematian sel yang abnormal dikarenakan disfungsi mitokondria akan berdampak dalam mempengaruhi fungsi organ.

Siklus pada mitokondria

1. Glikolisis

Glikolisis berasal dari kata glukosadan lisis (pemecahan), adalah serangkaianreaksi biokimia di mana glukosa dioksidasimenjadi molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis seldalam hampir seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH.

Lintasan glikolisis yang paling umum adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas (bahasa Inggris: EMP pathway), yang pertama kali ditemukan oleh Gustav Embden, Otto Meyerhof dan Jakub Karol Parnas. Selain itu juga terdapat lintasan Entner–Doudoroff yang ditemukan oleh Michael Doudoroff danNathan Entner terjadi hanya pada selprokariota, dan berbagai lintasan heterofermentatif dan homofermentatif.

Ringkasan reaksi glikolisis pada lintasan EMP adalah sebagai berikut:

Sedangkan ringkasan reaksi dari glikolisis,siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatifadalah:

2. Detoksifikasi oksidatif

Hasilnya :2AsetilKoA ,2NaH ,2CO2
3. Siklus kreb

Hasilnya: 4CO2, 2ATP, 6NADH , 2FADH2
4. Transfer elektron

Hasilnya: seperti glikolisis cuma hasil akhirnya ditambah 38ATP

Badan golgi

Sebuah badan Golgi juga disebut sebagai kompleks Golgi atau aparat Golgi. Organel ini memainkan peran utama dalam mengangkut zat kimia di dalam dan keluar dari sel. Setelah retikulum endoplasma mensintesis lemak dan protein, badan Golgi mengubah dan mempersiapkan mereka untuk mengekspor ke luar sel. Diatur dalam pola seperti kantung, organel ini terletak di dekat inti sel.

 Retikulum endoplasma

Retikulum endoplasma (RE) adalah penghubung antara inti dan sitoplasma sel tumbuhan. Pada dasarnya, itu adalah jaringan interkoneksi, kantung berbelit-belit yang terdapat dalam sitoplasma. Berdasarkan ada tidaknya ribosom, RE dapat dikleompokan menjadi RE jenis halus atau kasar. Jenis yang pertama memiliki ribosom, sedangkan yang kedua ditutupi dengan ribosom. Secara keseluruhan, retikulum endoplasma berfungsi sebagai manufaktur, penyimpanan, dan pengangkutan struktur glikogen, protein, steroid, dan senyawa lainnya.

vakuola

Vakuola adalah membran, organel penyimpanan yang membantu dalam mengatur tekanan turgor dari sel tumbuhan. Dalam sel tumbuhan, bisa ada lebih dari satu vakuola. Namun, vakuola menghabiskan wilayah yang lebih besar daripada yang lain, yang menyimpan segala macam senyawa kimia. Vakuola juga membantu dalam pencernaan intraselular molekul kompleks dan ekskresi produk-produk limbah.

peroksisom

Peroksisom adalah organel sitoplasma dari sel tumbuhan, yang mengandung enzim oksidatif tertentu. Enzim ini digunakan untuk pemecahan metabolisme asam lemak ke dalam bentuk gula sederhana. Fungsi penting lainnya dari peroksisom adalah untuk membantu kloroplas dalam menjalani proses fotorespirasi.

Transpor Membran

        Selain membatasi antar sel dan antar organel membrane plasma juga berfungsi dalam perlaluan molekul kedalam atau keluar sel maupun organel. Senyawa yang larut dalam lemak akan melalui lipida bilayer. Sedangkan yang lainnya memalui protein.

Sifat permeabilitas dari membran sel ini memungkinkan molekul yang penting seperti ion, oksigen, air, glukosa, asam amino dan asam lemak-gliserol dapat mudah masuk ke dalam sel, sedangkan senyawa kimia hasil metabolisme sel tetap berada dalam sel dan senyawa yang tidak diperlukan oleh sel akan meninggalkan sel. Dengan demikian permiabilitas selektif dari membrane sel memungkinkan sel dapat memelihara lingkungan internalnya.

Tranportasi lewat membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif bagi molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus, dan transpor aktif bagi molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.

1.   Transpor pasif

Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul berdasarkan perbedaan gradien konsentrasinya, yaitu molekul berpindah dari konsentrasinya yang tinggi ke konsentrasi rendah (sesuai dengan gradient konsentrasi) memalui bilayer lipid, channel protein (saluran protein) ataupun carrier protein (protein pembawa) dan tidak ada energi metabolik yang terlibat. Transpor pasif meliputi :

a.   Difusi merupakan perpindahan senyawa dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dan semakin besar gradien konsentrasi senyawa semakin cepat laju difusinya dan akan terhenti setelah tercapai kesetimbangan gradient. Melalui pori protein yang dibentuk oleh protein integral ato pori statis akibat gerakan rantai asam lemak bilayer lipid,zat yang di angkut tidak bersifat spesifik tetapi memenuhi syarat ukuran maupun muatan. Molekul polar hidrofobik merupakan molekul yang lebih cepat berdifusi melintasi  bilayer fosfolipid misalnya diethylurea, demikian pula molekul non polar misalnya O₂ dan molekul polar yang tidak bermuatan misalnya CO₂.  

   b. Difusi terfasilitasi Difusi ini difasilitasi oleh protein yang tersusun dalam bentuk saluran (protein trans membran) dan carrier protein yang merupakan protein pembawa. Difusi melalui protein transmembran sering digunakan oleh sel-sel syaraf untuk perpindahan ion Na+ dan K+ serta ion-ion seperti Cl-,Ca2+ dan HCO3 - Protein pembawa (carrier protein) memiliki permukaan spesifik untuk ion, glukosa dan asam amino sehingga masing-masing senyawa tersebut dapat berikatan. Difusi melalui protein pembawa dapat terjadi beberapa macam sebagai berikut, (1)unipor t, terjadi kalau protein pembawa hanya mengikat satu macam ion, misal glukosa ekstraseluler yang relatif tinggi maka lintasannya menggunakan cara ini (2)kotransport, terjadi jika protein pembawa mengikat sepasang ion. Kotransport ada dua macam yaitu pertama,simport, jika transpor memindahkan dua macam ion kearah yang sama, misalnya glukosa ekstraseluler dengan konsentrasi rendah akan terikat ke sisi protein pembawa dan masuk ke dalam sel bersama dengan Na+, kedua dengan cara antiport, jika transpor memindahkan dua macam ion yang terikat pada protein pembawa dan berpindah dengan arah berlawanan. Contoh antiport adalah “chloride- bicarbonate exchanger” yaitu pertukaran ion Cl- dengan ion HCO3-.

c. Osmosis merupakan transport pasif air yaitu perpindahan ion/ molekul dari kerapatan tinggi kekerapatan rendahdengan melewati membrane selektif permeable atau semi permeable hal ini berarti membrane tersebut hanya dapat dilalui oleh molekul molekul air tetapi tidak oleh molekul lainnya.

2.   Transpor aktif

Merupakan proses perlaluan zat yang membutuhkan energy selain itu juga membutuhkan bantuan dari carrier protein dan saluran protein. Energi yang digunakan dalam pemindahan molekul tersebut ada yang diperoleh dari hidrolisis ATP karena melawan gradient konsentrasi. Kinerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam pada membrane. Dua jenis transport aktif yaitu :

a.       Transport aktif primer (energy dari hidrolisis ATP)  yaitu transport yang bergantung pada potensial membrane. Dalam keadaan stabil, ekstraseluler memiliki konsentrasi Na⁺ 10 kali lebih tinggi dari pada di dalam sel, sedangkan konsentrasi ion K⁺lebih rendah di dalam sel dari pada di luar sel. Kalau konsentrasi Na⁺ dalam sel meningkat maka Na⁺ perlu dikeluarkan, maka diperlukan ATP untuk memompa Na⁺ keluar dengan cara Na⁺ akan terikat pada sisi spesifik pada saluran protein, sehingga menyababkan rangsangan fosforilasi dan terjadi hidrolisis ATP, menghasilkan suatu perubahan pada konformasi saluran protein berakibat Na⁺yang terikat bergerak keluar sel dan terjadi reduksi afinitas ikatan Na⁺ pada protein saluran sehingga Na⁺ terlepas. Pada waktu bersamaan, di bagian ekstraseluler K⁺ mengalami afinitas di bagian sisi protein saluran, terjadi stimulus defosforilasi berakibat perubahan konformasi saluran protein sehingga terjadi gerakan yang menyebabkan K⁺ bergerak ke bagain interseluler. Saluran protein memiliki tiga tempat spesifik untuk ikatan Na⁺ dan dua untuk K⁺, sehingga setiap kali siklus transpor tiga Na⁺ dan dua K⁺lewat membran sel membutuhkan satu molekul ATP yang terhidrolisa.

b.      Transport aktif sekunder (energy dari gradient ion) Transpor aktif juga memindahkan mikromolekul yang berada di daerah lumen usus, misalnya perpindahan glukosa dan asam amino berkonsentrasi rendah ke dalam sel usus dengan konsentrasi relatif tinggi. Perpindahan ini tidak menggunakan ATP hasil hidrolisis tetapi digerakkan karena perbedaan gradien Na+. Konsentrasi Na+ ekstraseluler usus lebih rendah dari pada dalam sel,sehingga terjadi perpindahan ion ke dalam sel dengan cara berikatan dengan bagian sisi protein saluran, selanjutnya diikuti oleh glukosa yang berikatan dengan protein saluran yang sama tetapi pada sisi yang lain. Transpor seperti ini disebut transpor aktif sekunder. 

Salah satu bentuk transport aktif adalah

1.      Eksositosis adalah mekanisme transpor molekul besar sepertiprotein dan polisakarida, melintasi membran plasma dari dalam ke luar sel (sekresi) dengan cara menggabungkanvesikula berisi molekul tersebut dengan membran plasma. Vesikula transpor yang lepas dari aparatus Golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke membran plasma. Ketika membran vesikula dan membran plasma bertemu, molekul lipid membran menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. Kandungan vesikulanya kemudian tumpah ke luar sel. Banyak sel sekretoris menggunakan eksositosis untuk mengirim keluar produk-produknya. Misalnya sel tertentu dalampankreas menghasilkan hormoninsulin dan mensekresikannya ke daam darah melalui eksositosis. Contoh lain adalahneuron atau sel saraf yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang neuron lain atau sel otot. Ketika sel tumbuhan sedang membuat dinding, eksositosis mengeluarkan karbohidrat dari vesikula Golgi ke bagian luar selnya.

2.      Endositosis sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat kecil dengan cara membentuk vesikula baru dari membran plasma. Langkah-langkahnya pada dasarnya merupakan kebalikan dari eksositosis. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi yang telah terdapat diluar selnya.

Terdapat tiga jenis endositosis yaitu :

a.   Fagositosis (pemakan seluler) berasal dari bahasa yunani phagein “makan” dan cytos “sel”, berupa padatan yang ukurannya lebih besar. Sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong berlapis-membran yang cukup besar untuk digolongkan sebagai vakuola. Contoh cilliata atau organisme mikroskopik lain yang dimakan atau ditelan oleh amoeba. Selama fagositosis mangsa menjadi tidak berdaya oleh sekresi dari sel pemangsa (Fagositik)

b.     Pinositosis (peminum seluler) dari bahasa yunanipinein “minum” dan cytos“sel”, sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalamvesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinosistosis tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya. Pinositosis merupakan gejala umum yang terjadi pada berbagai macam sel seperti leukosit, sel-sel ginjal, epithelium usus, makrofag hati dan sel akar tumbuhan. Pinositosis dapat terjadi jika terdapat konsentrasi yang cocok dari protein, asam amino atau ion-ion tertentu pada medium sel.prosesnya adalah menempelnya bahan penyebab (inducer) pada reseptor khusus pada membrane plasma kemudian diikuti dengan terjadinya lekukan (invaginasi) dari membrane membentuk selubung atau membrane pinositik.

c.  Endositosis yang diperantarai reseptor, hampir sama dengan pinositosis hanya saja, selektif terhadap substansi yang ditranspornya. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat meperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah sekalipun substansi itu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida seluler. Misalnya, sel manusia menggunakan proses ini untuk menyerap kolesterol dan digunakan dalam sintesis membran dan sebagai prekursor untuk sintesis steroid lainnya.