Protoplasma

Protoplasma adalah bagian hidup dari sebuah sel yang dikelilingi oleh membran plasma. Ini adalah istilah umum Sitoplasma . Protoplasma terdiri dari campuran molekul kecil seperti ion, asam amino, monosakarida dan air, dan makromolekul seperti asam nukleat, protein, lipid dan polisakarida. Pada eukariota protoplasma yang mengelilingi inti sel dikenal sebagai sitoplasma dan bahwa di dalam inti sebagai nucleoplasm tersebut. Dalam prokariota bahan di dalam membran plasma adalah sitoplasma bakteri, sementara di bakteri gram negatif wilayah di luar membran plasma tetapi di dalam membran luar periplasm tersebut.

Sejarah dari istilah

'Protoplasma' berasal dari protos Yunani untuk pertama, dan plasma untuk hal terbentuk. Ini pertama kali digunakan pada tahun 1846 oleh Hugo von Mohl untuk menggambarkan "tangguh, berlendir, granular, semi-fluida" substansi dalam sel tanaman, untuk membedakan ini dari dinding sel, inti sel dan sel getah dalam vakuola . Thomas Huxley kemudian disebut sebagai "dasar fisik dari kehidupan" dan menganggap bahwa properti kehidupan dihasilkan dari distribusi molekul dalam zat ini. Komposisi, bagaimanapun, adalah misterius dan ada banyak kontroversi atas apa macam substansi itu . Upaya untuk menyelidiki asal usul kehidupan melalui penciptaan sintetik "protoplasma" di laboratorium tidak berhasil, namun.

Kandungan Protoplasma

Ada 2 kandungan utama dari protoplasma yaitu kandungan organik dan anorganik

• Pada sel hewan dan tumbuhan, protoplasma mengandung sekitar

• 75-85% air,
• 10-20% protein
• 2-3% lipida
• 1% karbohidrat
• dan 1% zat-zat anorganik lainnya

Jadi air terlihat merupakan komponen utama

Dan bila semua senyawa senyawa organik itu diurai menjadi unsur unsurnya maka terlihat Carbon ,Hidrogen , Oksigen dan Nitrogen ( CHON) merupakan empat unsur utama yang ada di dalam protoplasma / Unsur Makro.

Agar jelas prosentasenya ini kami sajikan sampai berapa prosentasinya , Sachs pernah melakukan experimen dengan cara Analisis abu , dengan membakar Organ daun hingga menjadi abu dengan menghilangkan unsur air yang mendominasi, Dan kemudian Abu itu dianalisis.

Air

Di dalam sel, air terdapat dalam dua bentuk, Dua bentuk itu yaitu bentuk bebas dan bentuk terikat. Air dalam bentuk bebas mencakup 95% dari total air di dalam sel. Umumnya air berperan sebagai pelarut dan sebagai medium dispersi sistem koloid. Air dalam bentuk terikat mencakup 4-5% dari total air di dalam sel Kandungan air pada berbagai jenis sel bervariasi di antara tipe sel yang berbeda.

Kandungan air (persen dari berat basah total) pada hati tikus 6—72%, otot rangka tikus 76% , telur bintang laut 77%, E. coli 73%, dan biji jagung 13% tentu berbeda beda karena lingkungan dan perannya

Air merupakan medium tempat berlangsungnya transpor nutrien, reaksi-reaksi enzimatis metabolisme sel dan transpor energi kimia Di dalam sel hidup, kebanyakan senyawa biokimia dan sebahagian besar dari reaksi-reaksinya berlangsung dalam lingkungan cair. Air berperan aktif dalam banyak reaksi biokimia dan merupakan penentu penting dari sifat-sifat makromolekul seperti protein

Karena struktur Air mempunyai produk ionisasinya seperti ion O+ dan H maka sangat mempengaruhi berbagai sifat komponen penting sel seperti enzim, protein, asam nukleat, dan lipida. Hal yang sering muncul sebagai contoh, aktivitas katalitik enzim sangat tergantung pada konsentrasi ion H+ dan OH- .Karena itulah , semua aspek dari struktur dan fungsi sel harus beradaptasi dengan sifat-sifat fisik dan kimia air.

Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa air merupakan komponen sel yang dominan dan berfungsi untuk :

Pelarut berbagai zat organik dan anorganik, misalnya berbagai jenis ion-ion, glukosa, sukrosa, asam amino, serta berbagai jenis vitamin.

• Bahan pengsuspensi zat-zat organik dengan molekul besar seperti protein, lemak, dan pati. Dalam hal tersebut, air merupakan medium dispersi dari sistem koloid protoplasma.
• Air merupakan media transpor berbagai zat yang terlarut atau yang tersuspensi untuk berdifusi atau bergerak dari suatu bagian sel ke bagian sel yang lain.
• Air merupakan media berbagai proses reaksi-reaksi enzimatis yang berlangsung di dalam sel.
• Air digunakan untuk mengabsorbsi panas dan mencegah perubahan temperatur yang drastis atau mendadak di dalam sel.
• air sebagai bahan baku untuk reaksi hidrolisis dan sintesis karbohidat . misal dalam fotosintesis

Air mempunyai titik lebur, titik didih dan panas penguapan yang lebih tinggi dibandingkan dengan hampir semua cairan. Kenyataan ini menunjukkan adanya gaya tarik yang kuat di antara molekul-molekul air yang berdekatan yang memberikan air gaya kohesi internal yang tinggi. Sebagai contoh, panas penguapan merupakan ukuran langsung dari jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengalahkan gaya tarik menarik di antara molekul air yang berdekatan, sehingga molekul tersebut dapat saling berpisah dan masuk ke dalam fase gas.

Sisi oksigen yang berhadapan dengan dua hidrogen relatif kaya akan elektron, sedangkan pada sisi lainnya, inti hidrogen yang relatif tidak ditutupi membentuk daerah dengan muatan positif sehingga dikatakan bahwa molekul air bersifat dipolar atau dwikutub karena pemisahan muatan tersebut.

maka dua molekul air dapat tertarik satu dengan yang lainnya oleh gaya elek-trostatik di antara muatan negatif sebagian pada atom oksigen dari suatu molekul air dan muatan positif sebagian pada atom hidrogen dari molekul air yang lain. Jenis interaksi elektrostatik ini disebut ikatan hidrogen.

katan hidrogen segera terbentuk antara atom yang bersifat elektronegatif, biasanya atom oksigen atau nitrogen, dan suatu atom hidrogen yang berikatan kovalen dengan atom elektronegatif lainnya pada molekul yang sama atau molekul lain. Atom hidrogen yang berikatan dengan atom elektronegatif kuat seperti oksigen cenderung mempunyai muatan positif kuat sebagian. Akan tetapi, atom hidrogen yang berikatan kovalen dengan atom karbon yang tidak bersifat elektronegatif tidak berpartisipasi dalam pembentukan ikatan hidrogen.

Garam mineral

Kandungan garam-garam mineral pada berbagai tipe sel sangat bervariasi Di dalam sel, garam-garam mineral dapat mengalami disosiasi menjadi anion dan kation. Bentuk-bentuk anion dan kation tersebut dinamakan ion. Ion-ion dapat terlarut di dalam cairan sel atau terikat secara khusus pada molekul-molekul lain seperti protein dan lipida. Secara umum, garam-garam mineral memiliki dua fungsi yaitu :

• Fungsi osmosis, dalam arti bahwa konsentrasi total garam-garam terlarut berpengaruh terhadap pelaluan air melintasi membran sel
• Fungsi yang lebih spesifik, yaitu peran seluler setiap ion terhadap struktur dan fungsi dari partikel-partikel seluler dan makromolekul.

Berbagai jenis garam-garam mineral sangat penting untuk kelangsungan aktivitas metabolisme sel, misal-nya ion Na+ dan K+, ion Na+ dan K+, berperan dalam memelihara tekanan osmosis dan keseimbangan asam basa cairan sel. Retensi ion-ion menghasilkan peningkatan tekanan osmosis sebagai akibat masuknya air ke dalam sel.

Beberapa ion-ion anorganik berperan sebagai kofaktor dalam aktivitas enzim, misalnya ion magnesium , ferrum Fosfat anorganik digunakan dalam sintesis ATP yang mengsuplai energi kimia untuk proses kehidupan dari sel melalui proses fosforilasi oksidatif. Ion-ion kalsium dijumpai dalam sirkulasi darah dan di dalam sel. Di dalam tulang, ion-ion kalsium berkombinasi dengan ion-ion fosfat dan karbonat membentuk kristalin. Fosfat dijumpai di dalam darah dan di dalam cairan jaringan sebagai ion-ion bebas, tetapi fosfat di dalam tubuh banyak terikat dalam bentuk fosfolipida, nukleotida, fosfoprotein, dan gula-gula terfosforilasi

Di dalam sel juga terkandung berbagai jenis gas yang berasal dari lingkungan atau dihasilkan oleh metabolisme sel. Beberapa gas yang terdapat di atmosfer dapat masuk ke dalam sel misalnya gas oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), dan gas nitrogen (N2). Di dalam sel, oksigen berperan untuk mengoksidasi bahan-bahan makanan. Karbon dioksida selain berasal dari lingkungan luar, juga dihasilkan dalam oksidasi bahan makanan sebagai hasil sampingan. CO2 dapat bereaksi dengan air membentuk asam karbonat yang selanjutnya mengalami disosiasi membentuk ion hidrogen dan bikarbonat dengan reaksi sebagai berikut :

• C6H12O6 + 6 CO2 --------> 6 H2O + 6 CO2 + Energi
• CO2 + H2O -------> H2CO3
• H2CO3 ---------> H+ + HCO3-

Umumnya karbon dioksida di dalam sel berada dalam bentuk bikarbonat atau karbonat

Protein

Protein adalah makromolekul yang terdiri atas asam-asam a-amino yang saling berikatan dengan ikatan kovalen di antara gugus a-karboksil asam amino dengan gugus a-amino dari asam amino yang lain. Ikatan di antara asam amino disebut ikatan peptida. Beberapa unit asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida disebut polipeptida. Molekul protein dapat terdiri atas satu atau sejumlah rantai polipeptida dan setiap rantai dapat terdiri atas ratusan hingga jutaan residu asam amino.

Klasifikasi

Hingga saat ini belum ada klasifikasi protein yang secara umum memuaskan. Klasifikasi protein yang menonjol didasarkan pada antara lain:

• Kelarutan
• Bentuk keseluruhan
• Peranan biologis
• Peranan Gravitasi

Pembagian protein juga dapat dilakukan berdasarkan fungsi dan strukturnya. Berdasarkan fungsinya, protein diklasifikasikan menjadi

• Protein enzim, berperan dalam mempercepat reaksi-reaksi biokimia,
• Protein sruktural, membentuk struktur-struktur biologis,
• Protein transpor, berperan sebagai pengangkut subtansi-subtansi penting,
• Protein pertahanan, melindungi tubuh dari invasi benda-benda asing.

Berdasarkan strukturnya, protein diklasifikasikan menjadi:

• Protein globular, memiliki pelipatan-pelipatan yang kompleks, struktur tertier dengan bentuk yang tidak teratur.
• Protein serabut ( Protein fibrosa ) memanjang, lipatan sederhana,umum dijumpai pada protein struktural.

Dalam uraian berikut ini hanya dibahas klasifikasi berdasarkan bentuk dan peranan biologisnya.

Berdasarkan bentuknya, protein dibagi menjadi :

• Protein globular Rantai polipeptida mengandung banyak lipatan dan berbelit. Rasio aksial kurang dari 10, misalnya insulin, albumin, globulin plasma, dan kebanyakan enzim.
• Protein fibrosa Rantai polipeptida atau kelompok rantai yang membelit dalam bentuk spiral atau heliks, dan dihubungkan oleh ikatan disulfida dan hidrogen.
• Rasio aksial lebih besar dari 10, misalnya keratin dan miosin.

Karbohidrat

Molekul karbohidrat adalah substansi yang terdiri atas atom-atom C, H, dan O. Perbandingan antara molekul H dan O adalah 2:1. Jadi memiliki rasio yang sama dengan molekul air (H2O), misalnya:

• Ribosa = C₆H₁₀O₅
• Glukosa = C₆H₁₂O₆
• Sukrosa = C₁₂H₂₄O₁₁

Rumusa empiris dari karbohidrat adalah C_n(H₂O)_n.

Dengan dasar perbandingan tersebut, orang pada mulanya berkesimpulan bahwa dalam karbohidrat terdapat air, sehingga digunakan kata karbohidrat yang berasal dari kata karbon dan hidrat atau air.

Karbohidrat sering disebut sakarida. Ada beberapa senyawa yang memiliki rumus empiris seperti karbohidrat tetapi bukan karbohidrat, misalnya C2H4O2 (asam asetat), CH2O (formaldehida).

Dengan demikian, senyawa yang termasuk karbohidrat tidak hanya ditinjau dari rumus empirisnya saja, tetapi yang penting adalah rumus strukturnya. Dari rumus struktur, akan terlihat bahwa ada gugus fungsi penting yang terdapat pada molekul karbohidrat. Gugus fungsi itulah yang menentukan sifat senyawa tersebut. Berdasarkan gugus molekul yang ada pada karbohidrat, maka karbohidrat dapat didefenisikan secara kimia sebagai plohidroksialdehid atau polihidroksiketon serta yang menghasilkannya pada proses hidrolisis. Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul yang berbeda-beda ukurannya, yaitu dari senyawa sederhana dengan berat molekul ren-dah hingga berat molekul besar. Berbagai senyawa terse-but dapat dibagi dalam empat golongan, yaitu

• monosakarida
• disakarida/ oligosakarida
• polisakarida.

Monosakarida

Monosakarida sering disebut gula sederhana (simple sugars) adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja. Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan atom karbonnya, yaitu triosa, tetrosa, pentosa, dan heksosa atau heptosa. Misalnya :

• Triosa = (C₃H₆O₃)
• Tetrosa = (C₄H₈O₄)
• Pentosa = (C₅H₁₀O₅)
• Heksosa = (C₆H₁₂O₆)

Disakarida

Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang berikatan kovalen terhadap sesamanya. Pada kebanyakan disakarida, ikatan kimia yang menggabungkan kedua unit monosakarida disebut ikatan glikosida, dan dibentuk jika gugus hidroksil pada salah satu gula bereaksi dengan karbon pada gula yang kedua. Disakarida menghasilkan dua molekul monosakarida yang sama atau berbeda bila mengalami hidrolisis, misalnya:

• Maltosa -------> Glukosa + Glukosa
• Laktosa -------> Glukosa + Galaktosa
• Sukrosa -------> Glukosa + Fruktosa

Oligosakarida menghasilkan 3-6 molekul monosakarida bila mengalami hidrolisis, misalnya :

• Maltotriosa -------> 3 residu Glukosa
• Rafinosa ---------> Galaktosa+ galaktosa + Fruktosa
• Stakiosa ---------> Galaktosa + Glukosa + Fruktosa

Pranala luar

• Artikel protoplasma di Biologi Gonzaga