SIFAT FISIKA & KIMIAWI PROTOPLASMA

Protoplasma (Latin, proto = pertama, plasma = substansi); “substansi dasar kehidupan yang terdapat pada semua sel makhluk hidup” Yang memberi nama; Purkinye (1840).

Nukleoplasma : plasma yang terdapat di dalam inti sel.

Sitoplasma : plasma yang terdapat antara membran plasma dengan membran nukleus.

Sitoplasma memegang peranan vital pada semua sel makhluk hidup sebab semua proses biosintesa & bioenergi terjadi di dalam sitoplasma.

Sitoplasma terdiri dari 2 bagian; matrix (tampak transparan, homogen & menyerupai koloid) & organel

SUSUNAN KIMIA PROTOPLASMA

Ada 36 unsur (dari 108 unsur) yang diketemukan pada protoplasma;

UNSUR	PROSENTASE
Oksigen (O) Karbon ( C ) Hidrogen ( H ) Nitrogen ( N ) Kalsium ( Ca ) Pospor ( P ) Klor ( Cl ) Sulfur ( S ) Kalium ( K ) Natrium ( Na ) Magnesium ( Mg ) Besi ( Fe ) Yodium ( I )	62 % 20 % 10 % 3 % 2,5 % 1,14 % 0, 16 % 0, 14 % 0,11 % 0,10 % 0, 07% 0,10 % 0, 014 %

Unsur-unsur lain yang jumlahnya sedikit;

Tembaga ( Cu ), Kobal ( Co ), Mangan (Mn), seng (Zn), molibdenum (Mo), boron (Bo), Silikon (Si), dsb. Prosentase beratnya kurang lebih 0,756%.

Unsur-unsur kimia ini pada protoplasma ada yang berbentuk persenyawaan maupun dalam bentuk ion-ion.

Yang berbentuk persenyawaan dapat berbentuk persenyawaan anorganik maupun organik.

I. Persenyawaan anorganik pada protoplasma

Air (H₂O)

Garam-garam Mineral

Senyawa anorganik yang berbentuk gas

Asam & Basa

A. AIR (H₂O)

Merupakan persenyawaan anorganik yang terbanyak pada protoplasma (60-95%), tergantung pada jenis sel (sel yang muda lebih banyak mengandung air), umur, tempat hidup (makhluk hidup yang hidup di dalam air lebih banyak mengandung air), dsb.

Fungsi air;

1. Pelarut bahan-bahan anorganik
2. Media dispersi yang baik untuk sistem koloid pada protoplasma.
3. Stabilisator suhu
4. Pelarut elektrolit
5. Media transpor
6. Media yang baik untuk proses metabolisme

B. Garam-garam Mineral

Garam-garam yang terdapat pada protoplasma ada dalam bentuk ion bebas ada juga yang terikat pada molekul lain misalnya dengan molekul protein atau lemak.

Garam-garam ini berfungsi mengatur tekanan osmotik sedangkan ion-ion garam menentukan struktur makromolekul.

Contoh : garam fosfat, karbonat, klorida, sulfat dari kalsium, natrium dan magnesium

C. Senyawa anorganik yang berbentuk Gas

Gas yang terdapat pada protoplasma berbentuk larutan; gas Oksigen (O₂), Nitrogen (N₂) dan gas asam arang (CO₂).

Gas O₂ pada suhu 25⁰C dan tekanan/ atmosfir pada air murni dapat larut 2,83 ml O₂/100 ml air.

Kelarutan gas CO2 dalam air agak lain. Beberapa molekul gas CO2 yang larut dapat bereaksi dengan air.

CO₂ + H₂O à H₂CO₃ à H⁺ + HCO3

Asam karbonat Asam bikarbonat

Asam & Basa

Asam dan basa anorganik yang terdapat pada protoplasma, misalnya asam klorida (HCl), dan basa kalium hidroksida (KOH).

II. Persenyawaan Organik pada Protoplasma

Dapat berupa;

1. Karbohidrat
2. Lemak
3. Protein
4. Asam Nukleat

A. KARBOHIDRAT

› Sangat vital untuk proses-proses fisiologi di dalam sel makhluk hidup.

› Berdasarkan fungsinya, dikelompokkan menjadi;

1. Karbohidrat yang sederhana sebagai sumber energi di dalam sel
2. Karbohidrat yang berantai panjang sebagai cadangan energi
3. Karbohidrat yang berantai panjang sebagai komponen struktural organel dan bagian sel lainnya.

EMPAT kelompok besar Karbohidrat

1. Monosakarida (Triosa (3 C), Tetrosa (4 C), Pentosa (5 C), Heksosa (6 C)

2. Disakarida (mengandung 2 molekul monosakarida; sukrosa, maltosa & laktosa)

3. Oligosakarida (golongan ini merupakan zat-zat yang menghasilkan 3-10 monosakarida pada hidrolisa)
4. Polisakarida (Amilum, Glikogen, Inulin, Selulosa, Heteropolisakarida (Kitin, Chondroitin sulfat, heparin, mucoprotein & glycoprotein)

B. LIPIDA

Lipida : “persenyawaan organik yang banyak terdapat pada sel makhluk hidup yang mempunyai sifat tidak larut di dalam air tetapi dapat larut pada pelarut organik misalnya eter, kloroform, alkohol panas dan benzen”

Lemak adalah non polar dan hidrophobi.

Pada sel makhluk hidup lemak berfungsi sebagai struktural misalnya komponen membran plasma, hormon, vitamin. Juga berfungsi sebagai sumber energi dan cadangan energi sel makhluk hidup.

Lipida dapat diekstraksi dari jaringan sel tumbuhan maupun hewan dengan menggunakan pelarut lemak. Hasil ekstraksi menghasilkan campuran lemak yang kompleks antara lain; trigliserida, wax, fosfolipida, glikolipida, bermacm-macam sterol & senyawa2 lainnya.

Macam2 Lipida yang terdapat pada sel makhluk hidup

› Lipida sederhana; ester alkohol/ Trigliserida yang asam lemak dan alkohol

› Lipida Gabungan; ester asam lemak yang pada hidrolisa menghasilkan asam lemak, alkohol dan zat-zat lain. Lipida gabungan yang terdapat pada protoplasma; fosfolipida, spingolipida, glikolipida, gangliosida, lipoprotein, karatinoid

› Turunan Lipida; steroid, struktur dasar molekulnya cincin C-17 yaitu siklopentano perhidopenatron. Steroid yang terdapat pada protoplasma sek hewan; hormon kelamin, vitamin D, cholesterol, kortikosteron & estradiol.

C. Protein

› Merupakan polimer dari asam amino.

› Asam amino yang terdapat pada protoplasma;

1. Asam amino netral; Glysin, Alanin, Valine, Leusin, Isoleusin, Serin, Theonin.
2. Asam amino asam; asam aspartat, asam glutamat
3. Amida asam amino; Aspargin, Glutamin
4. Asam amino basa; Histidin, Arginin, Lysin
5. Asam amino aromatik; Phenylalanin, Tirosin, Tryptofan.
6. Asam amino yang mengandung sulfur; Cysteine, Methionin
7. Asam amino sekunder; Prolin Hydroksiprolin

Asam amino esensial & non esensial

› Ada 10 macam asam amino essensial; L-methionin, L-Threonin, L-valin, L-Leosin, L-isoleusin, L-Lisin, L-Arginin, L-Phenilalanin, L-Thriptophan & Histidin.

› Bila asam amino berhubungan dengan ikatan peptida maka terbentuklah dipeptida, tripeptida, polipeptida. Protein merupakan polimer dari asam amino yang berantai panjang.

Penggolongan Protein berdasarkan komposisi kimia yang dihasilkan pada proses hidrolisa

Protein Sederhana (bila dihidrolisa hanya menghasilkan asam amino; misalnya; albumin dan globulin)

Protein gabungan; bila dihidrolisa menghasilkan asam amino dan persenyawaan lainnya; Glikoprotein (protein & karbohidrat), Nukleoprotein, Kromoprotein (protein & bahan zat warna; haemoglobin & haemiosianin), Lipoprotein, Fosfoprotein (gugusan fosfat dan asam amino; kasein pada susu), Metaloprotein (protein yang mengandung metal)

Penggolongan Protein pada protoplasma

› Protein Primer (struktur molekulnya terdiri dari asam amino yang tersusun secara linier dengan ikatan peptida),

› Protein sekunder (struktur molekulnya terdiri dari beratus-ratus asam amino yang tersebar secara spiral)

› Protein tertier (struktur molekulnya terdiri dari beberapa rantai polipeptida yang dihubungkan dengan ikatan sulfur; misal; globulin)

› Protein quarter (struktur molekulnya mengandung 2 ikatan atau lebih peptida yang berikatan dengan ikatan kovalen yang lemah; misal; haemoglobine)

D. ASAM NUKLEAT

› Ada 2 macam asam nukleat yang terkenal; ARN (Asam Ribosa Nukleat) & ADN (Asam Deoksiribosa Nukleat).

› Fungsi Asam Nukleat ;

1. Mengontrol aktivitas biosintesa pada sel.
2. Membawa informasi genetik

Struktur ARN & ADN merupakan polimer nukleotida. Hasil hidrolisa nukleotida menghasilkan gula (ribosa/ deoksiribosa), basa nitrogen (purin (adenin dan guanin) & pirimidin (sitosin, timin & urasil)

Persamaan & Perbedaan Molekul RNA & DNA

RNA

DNA

1. Mengandung gula Ribosa 2. Mengandung molekul asam fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan gula lainnya. 3. Terdiri dari 1 rantai nukleotida 4. Molekulnya mengandung 4 macam nukleotida yaitu uridinmonopospat, sitidin monopospat, guanin monopospat & adenosin monopospat 5. Berperan membawa informasi genetik pada sintesa protein 6. Terdapat pada nukleolus, nukleoplasma & sitoplasma

7. Mengandung gula deoksi Ribosa. 8. Mengandung asam Fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan gula lainnya. 9. Terdiri dari 2 rantai nukleotida (double helix) 10. Molekulnya mengandung 4 macam nukleotida yaitu timin monopospat, deoksisitidin monopospat, deoksiguanosin monopospat dan deoksiadenosin monopospat 11. Merupakan material genetik 12. Terdapat pada kromosom, nukleoplasma & mitokondria

Sifat-sifat Fisika Protoplasma

1. Bila protoplasma yang merupakan sistem koloid ini disinari dengan sinar lampu listrik pada suatu ruang yang gelap akan memberi efek Tyndall.
2. Molekul-molekul (partikel) pada sistem koloid protoplasma bergerak secara zig-zag (gerak Brown (1872)). Gerak Brown pada protoplasma kecepatannya tergantung pada besarnya partikel dan suhu protoplasma.
3. Gerak siklosis (cyclosis) dan amoeboid. Oleh karena matrik sitoplasma dapat bersifat agak kental maka pada matrik sitoplasma ada gerakan. Gerakan di dalam matrik sitoplasma ini disebut gerakan siklosis (terjadi pada saat matrik dalam fase sol dan terjadinya gerakan ini karena pengaruh tekanan hidrostatik, suhu, pH dan viskositas. Bergeraknya kromosom, sentriol, mitokondria, lisosom, dsb disebabkan gerakan sikolsis. Gerakan amoeboid terbentuk pada gerak siklosis. Gerak amoeboid terjadi pada protozoa, leukosit, dsb. Pada gerakan amoeboid, terjadi perubahan bentuk sel. Penonjolan sitoplasma ini disebut pseudopodia.
4. Matriks sitoplasma yang cair memiliki tegangan permukaaan. Matriks protein dan lemak memiliki ketegangan permukaan yang kurang karenanya membentuk membran plasma, sedangkan bahan-bahan kimia misalnya garam NaCl tegangan permukaannya tinggi akibatnya NaCl menempati bagian yang lebih dalam pada matrik sitoplasma.