Komposisi Kimia Sel

Dua komponen utama sel yaitu komponen anorganik dan komponen organik. Komponen-komponen anorganik terdiri atas air, garam-garam mineral, gas oksigen, karbon dioksida, nitrogen, dan amonia, sedangkan komponen organik terutama terdiri atas karbohidrat, lipida, protein, dan beberapa komponen-komponen spesifik seperti enzim, vitamin, dan hormon (Sheeler & Bianchi, 1983). Pada sel hewan dan tumbuhan, protoplasma mengandung sekitar 75-85% air, 10-20% protein, 2-3% lipida, 1% karbohidrat, dan 1% zat2 anorganik lainnya (De Robertis et al., 1975).

1. Komponen Anorganik

• Air, terdapat dalam bentuk bebas dan terikat. Dalam bentuk bebas mencakup 95% dari total air di dalam sel. Umumnya berperan sebagai pelarut dan sebagai medium dispersi sistem koloid. Dalam bentuk terikat mencakup 4-5% dari total air di dalam sel.

Fungsi air dalam sel:

a. Pelarut berbagai zat organik dan anorganik.

b. Merupakan medium dispersi dari sistem koloid protoplasma. Bahan pengsuspensi zat organik dgn molekul besar. Ex: lipid, protein, pati.

c. Media transpor berbagai zat yang terlarut atau tersuspensi.

d. Media berbagai proses reaksi enzimatis.

e. mengabsorbsi panas dan mencegah perubahan temperatur yang drastis.

f. Air berperan aktif dalam banyak reaksi biokimia dan merupakan penentu penting dari sifat-sifat makromolekul seperti protein.

•  Garam-garam mineral, fungsi garam-garam mineral:

a. Fungsi osmosis, dalam arti bahwa konsentrasi total garam-garam terlarut berpengaruh terhadap pelaluan air melintasi membran sel;

b. Fungsi yang lebih spesifik, yaitu peran seluler setiap ion terhadap struktur dan fungsi dari partikel-partikel seluler dan makromolekul.

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. Berbagai jenis garam-garam mineral sangat penting untuk kelangsungan metabolisme sel misal-nya ion Na+ dan K+, berperan dalam memelihara tekanan osmosis dan keseimbangan asam basa cairan sel. Umumnya karbon dioksida di dalam sel berada dalam bentuk bikarbonat atau karbonat (Sheeler & Bianchi, 1983).

2. Komponen Organik

• Protein, makromolekul yang terdiri atas asam-asam a-amino yang saling berikatan dengan ikatan kovalen diantara gugus α-karboksil asam amino dengan gugus α-amino dari asam amino yang lain. Ikatan di antara asam amino disebut ikatan peptida. Klasifikasi protein yang menonjol didasarkan pada antara lain: · Kelarutan · Bentuk keseluruhan · Peranan biologis. Klasifikasi protein berdasarkan fungsinya: (i) Protein enzim, berperan dalam mempercepat reaksi-reaksi biokimia, (ii) Protein sruktural, membentuk struktur-struktur biologis, (iii) Protein transpor, berperan sebagai pengangkut subtansi-subtansi penting, dan (iv) Protein pertahanan, melindungi tubuh dari invasi benda-benda asing. Klasifikasi protein berdasarkan strukturnya: (i) Protein globular, memi-liki pelipatan-pelipatan yang kompleks, struktur tertier de-ngan bentuk yang tidak teratur. (ii) Protein serabut, meman-jang, lipatan sederhana, umum dijumpai pada protein struktural. Klasifikasi protein berdasarkan bentuk dan peranan biologisnya: (i) Protein globular, rantai polipeptida mengandung banyak lipatan dan berbelit. (ii) 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.

Ikatan ikatan pada struktur protein:

Struktur protein umumnya dipertahankan oleh dua ikatan sangat kuat yaitu ikatan peptida dan ikatan disulfida; dan tiga ikatan yang lemah, yaitu ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik dan interaksi elektrostatif.

Ikatan peptida; ikatan yang menghubungkan atom α-karboksil dari suatu asam amino dan atom α-nitrogen dari asam amino yang lain. Peptida yang dibentuk oleh dua molekul asam amino disebut dipeptida; bila dibentuk oleh 3 molekul asam amino disebut tripeptida; dan bila dibentuk oleh banyak molekul asam amino disebut polipeptida.

Ikatan disulfida; Terbentuk antara 2 residu sistein yang saling berhubungan 2 bagian rantai polipetida melalui residu sistein.

Ikatan hidrogen; Terbentuk antara gugus NH- atau -OH dan gugus C=O dalam ikatan peptida atau -COO- dalam gugus R, misalnya dua peptida mungkin membentuk ikatan hidrogen.

Interaksi hidrofobik; Rantai samping non polar asam amino netral pada protein cenderung bersekutu.

Interaksi elektrostatik; Merupakan ikatan garam antara gugus yang bermuatan berlawanan pada rantai samping asam amino.

Sifat-sifat protein: membentuk ion, denaturasi.

Asam amino: Asam amino adalah asam karboksilat yang mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat sebagai komponen protein mempunyai gugus NH2 pada atom karbon a dari posisi gugus –COOH. Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat dibuat dalam tubuh. Sedangkan asam amino non esensial adalah asam amino yang dapat dibuat dalam tubuh.

• Karbohidrat, Molekul karbohidrat adalah substansi yang terdiri atas atom-atom C, H, dan O. Rumus empiris dari karbohidrat adalah Cn(H2O)n. Monosakarida: glukosa, fruktosa, galaktosa, Disakarida : maltosa, laktosa, sukrosa. Oligosakarida: 3-6 molekul. Polisakarida: amilum, amilopektin, glikogen, selulosa, seluniosa.

• Lipid, Lipida adalah senyawa organik berminyak atau berlemak yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut non polar seperti eter, kloroform dan benzen. Lipida polar adalah komponen utama membran sel, yaitu “tempat” terjadinya reaksi-reaksi metabolik. Klasifikasi lipida menurut Bloor (Mayes, 1988): (1) Lipida sederhana, yaitu ester asam lemak dengan berbagai alkohol, terdiri atas lemak dan lilin (2) Lipida campuran, yaitu ester asam lemak yang mengandung gugus tambahan selain alkohol dan asam lemak, terdiri atas fosfolipida, glikolipida, sulfolipida dan aminolipida, termasuk lipoprotein. Asam lemak adalah asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis ester, terutama gliserol dan kolesterol. Ex: fosfolipida, glikolipida, steroid, dan asam nukleat.