BAGAIMANA PENGETAHUAN SEL MEMUDAHKAN PRAKTIK KEBIDANAN?

Bd. 201

SERI MODUL BIOLOGI DASAR DAN PERKEMBANGAN

BAGAIMANA PENGETAHUAN SEL MEMUDAHKAN PRAKTIK KEBIDANAN? Oleh : dr. Herdiantri Sufriyana

AKADEMI KEBIDANAN SARI MULIA BANJARMASIN TAHUN 2013

PENDAHULUAN Ingatkah Anda saat pelajaran Biologi di SMU dulu? Masih ingatkah Anda tentang sel? Dalam dunia kesehatan, mempelajari sel sangat penting untuk memenuhi kebutuhan dasar tubuh manusia. Jika kita berbicara tentang tubuh, maka tubuh yang dimaksud adalah bagian-bagian kecil yang membentuknya, yaitu sel. Jika tubuh diibaratkan bangunan beton dari batu bata, maka satuan bata itu dapat diibaratkan sebagai sel. Jika Anda menguasai materi sel ini, maka materi-materi lain dalam mata kuliah Biologi Dasar dan Perkembangan akan jauh lebih mudah dimengerti. Oleh karena itu, Anda harus bersemangat mempelajarinya. Siap?! Silakan mempelajari terlebih dahulu modul ini. Untuk semua Kegiatan Belajar dalam modul ini, sesuai dengan pembagian kelompok beserta submateri, silakan buat tayangan (MS Powerpoint Slideshow) dan jelaskan semudah mungkin kepada teman Anda yang lain (pembelajaran teori). Kemudian khusus untuk Kegiatan Belajar I, masing-masing kelompok buatlah poster tentang sel. Pada saat pertemuan pembelajaran, kelompok yang mampu menjelaskan paling cepat dan tepat akan menjadi pemenangnya (pembelajaran praktik). Ayo! Kelompok Anda harus menang! Setelah menyelesaikan modul ini, Anda akan mampu: 1) menunjukkan secara lancar dan tepat mikroanatomi dan menjelaskan secara benar fisiologi sel dan jaringan tubuh manusia; dan 2) menjelaskan secara benar aspek biokimia sel tubuh manusia. Modul akan dihabiskan dalam 2 x 60 menit pembelajaran teori dan 2 x 120 menit pembelajaran praktik. Materi ini sangat berkaitan dengan materi tentang cairan dan elektrolit serta zat gizi, termasuk pemberian terapi cairan saat Anda melakukan praktik kebidanan nanti. Materi ini juga terkait dengan materi tentang sistem organ dalam tubuh manusia. Bacalah modul ini dengan seksama dan kerjakan tugas/latihannya. Kemudian koreksilah jawaban Anda sendiri apakah sudah sesuai dengan kunci jawaban di bagian penutup modul ini. Jika sudah benar, berarti Anda sudah memahami dan mencapai tujuan pembelajaran masing-masing topik, termasuk tujuan pembelajaran modul yang dikemukakan di atas. Tidak ada yang akan mengawasi Anda, berupayalah jujur kepada diri sendiri dan tingkatkan kemampuan Anda mengerjakan tugas/latihan.

Bagaimana Pengetahuan Sel Memudahkan Praktik Kebidanan?

1

KEGIATAN BELAJAR

KEGIATAN BELAJAR 1 MIKROANATOMI DAN FISIOLOGI SEL DAN JARINGAN TUBUH MANUSIA

TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari modul ini, Anda diharapkan mampu: 1. Menunjukkan secara lancar dan tepat struktur sel 2. Menjelaskan secara benar struktur dan fungsi sel, jaringan, organ dan sistem organ 3. Menjelaskan secara benar kebutuhan oksigen dan nutrisi untuk sel 4. Menjelaskan secara benar mekanisme kontrol fisiologi 5. Menjelaskan secara benar komponen dan prinsip sistem homeostatis

URAIAN MATERI Tubuh manusia dapat diibaratkan seperti sebuah bangunan yang terbuat dari batu bata. Batu bata tersebut tersusun begitu banyak sehingga membuat bangunan seperti bentuk tertentu. Seperti halnya bangunan tersebut, tubuh manusia disusun dari begitu banyak struktur kecil yang kita sebut sebagai sel. Definisi sel adalah bagian terkecil makhluk hidup yang mampu memenuhi ciriciri kehidupan secara mandiri. Mengapa didefinisikan demikian? Karena sel sendiri sebenarnya terdiri atas kumpulan struktur senyawa kimia, sedangkan senyawa kimia itu sendiri merupakan ikatan antar atom. Atom sendiri masih terdiri atas proton, elektron dan neutron. Namun, hanya saat ikatan-ikatan atom


2

tersebut membentuk senyawa kimia yang saling bereaksi untuk memenuhi ciriciri kehidupan, baru bisa dikatakan sebuah sel. Apa ciri-ciri kehidupan yang dimaksud di atas? Ciri-ciri kehidupan adalah bernafas, makan, bertumbuh, berkembang, dan mempertahankan diri. Sebuah sel dapat terdiri atas senyawa lemak dan protein. Kedua senyawa tersebut jika berdiri sendiri tidak akan bisa memenuhi ciri bernafas. Sel juga terdiri atas mitokondria dan organel lainnya. Mitokondria dapat lakukan pernafasan tetapi tidak bertumbuh, berkembang dan mempertahankan diri. Artinya, mitokondria tidak termasuk definisi sel di atas.

Struktur dan fungsi sel, jaringan, organ dan sistem organ Terdapat berbagai macam sel pada tubuh manusia yang memiliki struktur (bentuk) dan fungsi (kemampuan) yang berbeda. Secara umum, sel juga memiliki ‘organ’ layaknya manusia dalam bentuk besarnya, yang juga berfungsi seperti layaknya ‘organ tubuh manusia’. Agar tidak membingungkan, organ sel tersebut disebut sebagai organel. Ada 2 bagian utama sel: 1) nukleus; dan 2) sitoplasma. Nukleus diselimuti membran nukleus yang memisahkannya dari ‘kolam’ sitoplasma. Sedangkan sitoplasma diselimuti membran plasma yang memisahkannya dari ‘kolam’ cairan di luar sel (ekstrasel). Ingat bahwa sel sendiri merupakan kumpulan senyawa kimia yang membentuk satu kesatuan fungsi tertentu. Ada 5 senyawa kimia dasar yang membentuk sel yang harus dibayangkan: 1) Air, sekitar 70-85% bagian sel mengandung zat ini yang menjadi pelarut bagi senyawa kimia lainnya; 2) Ion, senyawa kimia anorganik yang diperlukan reaksi-reaksi kimia sel; 3) Protein, sekitar 10-20% bagian sel yang terdiri atas protein struktural dan fungsional; 4) Lemak (lipid), sekitar 2% bagian sel yang bersifat tidak larut air sehingga berfungsi memisah-misahkan sel dari sel lainnya dan organel sel dari organel lainnya; dan 5) Karbohidrat, umumnya sekitar 1% tetapi pergantian/pemakaian (turn over) zat ini sangat sering dan cepat. Maksud akhir dijelaskannya senyawa kimia di atas bertujuan agar kita membayangkan tubuh manusia yang terdiri atas 100 triliun sel tersebut sebagai ‘kolam senyawa kimia yang sangat pekat’ sehingga kita melihatnya tampak ‘padat’. Air yang sangat pekat dapat kita temukan sehari-hari dalam bentuk gel atau agar-agar (jelly). Jika sebagian besar tubuh terdiri atas air, mengapa kita ‘meleber’atau lunak seperti agar-agar? Penjelasan tentang hal tersebut akan dirincikan pada Bab 3.


3

Gambar 1. Organel-organel sel

Meskipun disebutkan sel diibaratkan sebagai ‘kolam senyawa kimia yang pekat’, secara fisik, juga terdapat beberapa organel yang ‘padat’ yang dimiliki sel layaknya manusia memiliki organ. Untuk memudahkan dalam mengingat organel tersebut, kita akan bicarakan berdasarkan fungsi yang dilakukannya: 1) Fungsi kulit oleh membran sel. Ibarat seperti kulit, sel memiliki fungsi pertahanan dan penginderaan. Sel memiliki lapisan terluar untuk melakukan seleksi terhadap zat yang masuk, yaitu membran sel. Membran sel terdiri atas lipid dua lapis (lipid bilayer) dimana permukaan lapis luar maupun dalam bersifat hidrofilik (larut air) sedangkan diantara kedua lapisan bersifat hidrofobik (tidak larut air tetapi larut lemak) sehingga zat-zat larut air, termasuk air, tidak mudah keluar masuk, kecuali atas mekanisme tertentu,


4

ditentukan oleh molekul kolesterol. Namun, sebaliknya, zat-zat larut lemak, seperti oksigen, karbondioksida, dan alkohol, akan mudah keluar masuk. Pada membran sel, terdapat protein yang menembus membran, disebut protein integral, dan yang hanya melekat di salah satu permukaan membran, disebut protein perifer. Protein integral diibaratkan ‘pori-pori’ kulit dimana zat-zat larut air keluar masuk, terutama ion. Protein integral juga sebagai protein karier (pembawa) zat-zat tertentu keluar masuk. Selain itu, juga berfungsi sebagai ‘antena’, atau disebut reseptor, terhadap zat-zat larut air, seperti hormon. Sedangkan protein perifer sering melekat pada protein integral sebagai pengontrol zat yang keluar masuk. Karbohidrat juga terkandung sebagai glycocalyx, yaitu ‘selimut’ karbohidrat yang melekat longgar dengan membran sel untuk melekatkan sel-sel satu sama lain dan beberapa fungsi lainnya. 2) Fungsi darah oleh sitosol. Fungsi darah sebagai media sirkulasi juga dimiliki oleh sel. Jika tubuh memiliki kulit dan rongga di dalam tubuh, maka rongga yang dilingkupi membran sel adalah sitoplasma. Di dalam sitoplasma terdapat beberapa organel dimana cairan yang mengelilingi organel-organel tersebut disebut sebagai sitosol. Fungsi sitosol adalah sirkulasi zat-zat hasil beberapa organel atau dari luar, seperti protein, elektrolit dan glukosa. 3) Fungsi hati oleh retikulum endoplasma. Retikulum endoplasma (RE) dapat diibaratkan seperti hati (liver) yang memiliki fungsi metabolisme untuk membuat (sintesis) molekul protein dan lipid baru untuk sel. RE berbentuk tubular (melipat-lipat dengan rongga di dalamnya) dan vesikular (gelembung-gelembung). Ada 2 jenis RE, yaitu tipe granular dan agranular. Tipe granular ditempeli oleh ribosom pada permukaan luar sehingga tampak (‘bertotol-totol’ disebut granula). Ribosom terdiri atas ribonucleic acid (RNA) dan protein lain untuk sintesis molekul protein baru. Sedangkan RE agranular tidak ditempeli ribosom dan fungsinya untuk sintesis lipid. Membran kedua tipe RE tersebut mirip membran sel. 4) Fungsi pankreas oleh apparatus Golgi. Ibarat pankreas, apparatus Golgi berfungsi menghasilkan enzim pencernaan dan zat lainnya. Fungsi apparatus Golgi berkaitan dengan RE dimana vesikel RE/secretory vesicle (gelembung berisi zat hasil sintesis) menyatu dengan apparatus Golgi yang berikutnya akan diproses menjadi lisosom dan zat lainnya di dalam sitoplasma. Membran apparatus Golgi mirip dengan RE agranular. 5) Fungsi enzim pencernaan oleh lisosom. Kita sudah belajar di sekolah menengah bahwa makanan akan dicerna oleh enzim pencernaan menjadi zat-zat sederhana yang mudah digunakan tubuh. Kuman di dalam makanan juga akan dihancurkan oleh enzim pencernaan. Begitu pula lisosom yang berfungsi mencerna partikel makanan, organel sel yang rusak, dan menghancurkan bakteri. Lisosom merupakan vesikel dengan membran seperti apparatus Golgi (secretory vesicle) yang berisi enzim hidrolase yang memecah protein menjadi asam amino, glikogen menjadi glukosa, dan lipid


5

menjadi asam lemak dan gliserol, dengan mereaksikannya dengan air (H2O). 6) Fungsi sel darah putih oleh peroksisom. Sel darah putih dikenal sebagai sel yang akan memakan kuman sebagai fungsi pertahanan tubuh. Peroksisom juga demikian dimana mengandung enzim oksidase yang akan menghasil hidrogen peroksida (H2O2) yang bekerjasama dengan enzim katalase untuk mengoksidasi zat-zat yang dapat meracuni sel, misalkan alkohol, sehingga dapat dinetralkan. Peroksisom diduga diproduksi dengan replikasi (membelah) sendiri atau pelepasan dari RE agranular. 7) Fungsi paru dan jantung oleh mitokondria. Maksud mitokondria sebagai ‘paru’ adalah karena mitokondria mengonsumsi O2 untuk proses oksidasi zat makanan menjadi energi, karbondioksida, dan air, dimana energi bebas tersebut digunakan untuk sintesis zat ‘berenergi tinggi’, yaitu adenosine triphospat (ATP). ATP ini kemudian menyebar sebagai sumber energi organel lainnya. Karena menghasilkan energi ibarat generator listrik, yang ‘menyalakan’ seluruh sel, maka dapat pula diibaratkan sebagai jantung yang menyuplai zat makanan untuk ‘menyalakan’ sel. Mitokondria memiliki membran luar dan dalam yang masing-masing merupakan lipid bilayer dan protein. Membran dalam melipat-lipat dan beberapa enzim oksidase melekat padanya. Di dalam rongga yang dikelilingi membran dalam, terdapat matriks yang berisi enzim terlarut yang akan bekerja sama dengan enzim oksidase. Mitokondria memiliki deoxyribonucleic acid (DNA) sendiri sehingga dapat bereplikasi sendiri sesuai kebutuhan produksi energi yang diperlukan sel. 8) Fungsi otot dan tulang oleh filamen aktin dan mikrotubul. Ribosom di sitoplasma akan menghasilkan protein fibril yang akan menyusun filamen aktin (mikrofilamen) pada zona luar sitoplasma (dekat dengan membran sel). Filamen aktin tersebut menjadi rangka elastis untuk menyokong bentuk membran sel. Pada sel otot, filamen aktin dan miosin akan membentuk ‘mesin’ untuk membuat otot berkontraksi (memendek/menarik). Jenis filamen khusus yang kaku dari molekul tubulin disebut sebagai mikrotubul. Mikrotubul berfungsi sebagai sitoskeleton atau ‘rangka tulang’ beberapa bagian sel, seperti centriole dan mitotic spindle pada nukleus sel yang sedang bermitosis (membelah diri). Juga terdapat pada ekor sperma atau silia sel-sel tertentu. Sitoskeleton inilah yang membuat sel yang tergambar sebagai ‘kantong cairan’ menjadi bentuk-bentuk tertentu. 9) Fungsi otak dan alat reproduksi oleh nukleus. Nukleus memiliki fungsi kontrol seperti otak karena mengandung sekumpulan DNA, disebut juga gen (terbentuk dalam bentuk untaian yang disebut kromosom), yang menentukan karakteristik protein yang disintesis oleh beberapa bagian sel. Nukleus juga memiliki fungsi reproduksi dimana gen akan membelah menjadi 2 set (disebut kromatin) yang identik dan diikuti proses mitosis sel yang berisi masing-masing set tersebut yang sudah membentuk kromosom. Membran nukleus atau nuclear envelope terdiri dari dua lipid bilayer yang terpisah. Membran luar menyambung dengan RE dan rongga di antara


6

membran luar dan dalam pun berhubungan dengan rongga di dalam RE. Membran ini memiliki pori-pori yang dilekati protein pada pinggir pori tersebut. Meskipun pori ini kecil, tetapi cukup untuk keluar masuk berbagai molekul dengan mudah. Di dalam nukleus, terdapat nukleolus yang tidak memiliki membran, yaitu hanya berupa akumulasi RNA dan protein seperti di dalam ribosom. Nuklelolus dibentuk dari gen tertentu di dalam kromosom yang menyebabkan RNA disintesis. Sebagian di dalam nuklelus sebagai nukleus, sedangkan sebagian lainnya keluar melalui pori nukleus untuk bergabung dengan protein lain menjadi ribosom. Dari penjelasan di atas, kita dapat melihat bahwa memahami sel dapat menggunakan cara yang sama dengan memahami organ tubuh manusia dalam pelajaran biologi. Sel sendiri secara utuh memiliki beberapa jenis struktur dan fungsi yang berbeda. Berikut ini adalah konsep dasar yang harus dipahami sebelum kita membahasnya lebih lanjut: 1) Sel-sel dengan struktur dan fungsi yang sama akan membentuk jaringan. 2) Jaringan-jaringan dengan struktur dan fungsi yang berbeda akan membentuk dan bekerjasama menjalankan fungsi organ. 3) Organ-organ dengan struktur dan fungsi yang berbeda akan bekerjasama menjalankan fungsi sistem organ. 4) Sistem-sistem organ dengan fungsi yang berbeda akan bekerjasama memenuhi ciri-ciri kehidupan manusia. Untuk menjelaskan jaringan, penting untuk mengetahui jenis-jenis sel berdasarkan struktur dan fungsi jaringan. Sel terbagi atas 2 jenis, yaitu: 1) selsel pada jaringan epitel; dan 2) sel-sel pada jaringan ikat. Jaringan ikat sendiri dibagi menjadi jaringan konektif (generalized) dan suportif (specialized). Penamaan untuk jaringan ikat sendiri agak rancu karena kata ‘ikat’ dan ‘konektif’ bermakna sama. Jadi, jaringan konektif yang dimaksud adalah jaringan ikat secara umum (generalized) yang tersebar banyak di seluruh tubuh tanpa fungsi khusus selain mengikat jaringan lainnya. Namun, ada beberapa jaringan ikat tertentu yang memiliki fungsi khusus (specialized) untuk mendukung prosesproses di dalam tubuh. Jaringan suportif ini diturunkan dari bagian embrio (bakal janin manusia) yang sama dengan jaringan ikat. Itulah sebabnya, jaringan suportif dimasukkan ke dalam klasifikasi jaringan ikat. Epitelium adalah satu atau beberapa lapisan yang disusun oleh beberapa sel yang melapisi permukaan tubuh atau permukaan rongga di dalam tubuh, baik berupa dinding bagian dalam saluran maupun bagian dalam rongga kelenjar. Sel-sel pada jaringan epitel diklasifikasikan lagi menjadi beberapa jenis berdasarkan jumlah lapisan, bentuk, dan spesialisasi, yang dijabarkan seperti di bawah ini: 1) Sel epitel selapis (unilaminar/non-stratifikatum) a. Skuamosa, berbentuk pipih b. Kuboid, berbentuk seperti kubus c. Kolumner, berbentuk seperti balok


7

d. Spesialisasi: i. Bersilia: memiliki rambut silia ii. Sekretorik: mampu menghasilkan sekret (lendir) iii. Dengan mikrovili: memiliki lekukan-lekukan kecil (brush border) iv. Psedostratifikatum: selapis tetapi terkesan berlapis-lapis 2) Sel epitel berlapis-lapis (multilaminar/stratifikatum) Ada pula beberapa sel yang merupakan turunan (derivat) dari epitel. Beberapa bahkan diklasifikasikan terpisah di luar dari epitel. Berikut ini adalah derivat dari epitel: 1) 2) 3) 4)

Multiseluler, terdapat pada kelenjar-kelenjar eksokrin maupun endokrin Struktur sensorik, misalnya indera peraba dan pengecap Bakal gigi (tooth germ) Jaringan saraf, sering diklasifikasi terpisah tetapi banyak karakteristiknya berasal dari jaringan epitel 5) Epitelium seminiferus, terdapat pada testis

Gambar 2. Jaringan epitel


8

Sel-sel epitel yang melapisi dinding dalam rongga tubuh juga disebut sebagai mesotelium, misalkan seperti rongga perut (peritoneum), permukaan jantung (perikardium), atau permukaan paru (pleura). Sel-sel epitel yang melapisi dinding dalam saluran pembuluh darah disebut sebagai endotelium karena memiliki keunikan tersendiri yang berperan pada banyak penyakit. Jaringan konektif (ikat) tidak memiliki fungsi khusus seperti epitel selain hanya mengikat jaringan lainnya agar intak (menyatu). Jaringan konektif terdiri atas sel-sel residen (bertempat tinggal) berupa fibroblas (sel penghasil fiber), adiposit (sel lemak), dan sel stem mesenkimal (bakal dari 2 sel residen yang disebutkan sebelumnya). Komposisi sel-sel tersebut di dalam jaringan ikat berbeda-beda. Karena setiap bagian tubuh memiliki kebutuhan ‘pengikatan’ yang berbeda, maka jaringan ikat diklasifikasikan berdasarkan komposisi sel residen, pola konsentrasi, susunan, dan tipe fiber dan matriks (ruangan) di antara fiber (interfibrillar matrix), yaitu: 1) Jaringan ikat irreguler a. Jaringan ikat longgar, terdiri atas fiber elastin dan kolagen tipis yang mengikat kuat tetapi elastis, disertai oleh matriks antar fiber berbentuk semi-cairan. Terdapat pada daerah tubuh yang memerlukan elastisitas tinggi. Contohnya, di submukosa (di bawah selaput lendir) atau di subkutan (di bawah kulit) tertentu. Sangat sedikit mengandung adiposit. b. Jaringan ikat padat, terdiri atas fiber kolagen tebal yang membentuk anyaman di antara matriks antar fiber. Terdapat pada daerah tubuh yang mendapat tempaan berat secara mekanis (mechanical stress). Contohnya, pada lapisan retikular dermis (lapisan kedua kulit di bawah epidermis), sarung otot dan saraf, sarung organ lainnya. c. Jaringan lemak, terdiri atas kumpulan adiposit dan terbagi menjadi lobula-lobula (kumpulan) oleh sekat fiber. Terdapat di subkutan yang distribusinya berbeda sesuai jenis kelamin. Berfungsi menyimpan lemak sebagai cadangan energi, insulasi panas (menjaga kehangatan tubuh), dan menyerap tekanan mekanik, seperti pantat, tumit, dan telapak tangan. 2) Jaringan ikat reguler, terdiri atas fiber kolagen tebal yang tersusun teratur dengan pola yang geometris sesuai arah tekanan yang diterimanya dan mengandung sangat sedikit fiber elastin. Contohnya adalah ligamen atau tendon otot. Jaringan suportif (specialized) akan dibahas khusus pada beberapa bagian buku ini. Jaringan suportif antara lain jaringan tulang rawan (kartilago), tulang keras (osteum), otot rangka atau skeletal, otot polos, otot jantung (miokardium), dan saraf (neuron), juga termasuk sel kekebalan tubuh yang bergerak bebas di dalam jaringan konektif atau disebut sel migran (lawan dari sel residen), seperti makrofag, limfosit, sel mast, dan granulosit (disebut juga leukosit polimorfonuklear). Demikian telah dijelaskan mengenai sel dan jaringan. Dapat dilihat bahwa jaringan epitel sangat mendominasi fungsi organ-organ tubuh manusia.


9

Jaringan epitel ini diikatkan dan diberi bentuk oleh jaringan konektif dan beberapa jaringan suportif. Fungsinya juga didukung oleh beberapa jaringan suportif. Sedangkan sistem organ, misalkan sistem pernafasan, terdiri atas beberapa organ dari hidung hingga paru. Penjelasan mengenai organ dan sistem organ akan dibahas lebih lanjut pada bab-bab berikutnya. Kebutuhan oksigen dan nutrisi untuk sel Dari sekitar 100 triliun sel pada tubuh manusia, sekitar 25 triliun diantaranya adalah sel darah merah yang bertugas membawa oksigen dari paru ke 75 triliun sel lainnya. Meskipun sel-sel berbeda struktur dan fungsinya satu sama lain, begitu pula dengan kebutuhan oksigen dan nutrisinya, mereka tetap memiliki karakteristik kebutuhan yang serupa. Pada semua sel, oksigen akan bereaksi dengan karbohidrat, lemak dan protein untuk melepaskan energi yang dibutuhkan sel. Sumber oksigen dan nutrisi terdekat dengan sel datang dari kompartemen (ruangan) di sekitar sel. Berbicara mengenai kompartemen tersebut di atas, oksigen dan nutrisi yang diperlukan sel, terlarut di dalam kompartemen tersebut. Sekitar 60% massa tubuh orang dewasa terdiri atas cairan. Cairan tersebut paling banyak berada di dalam sel atau intrasel. Sisanya sekitar sepertiga volume cairan total tersebut berada di luar sel atau kompartemen ekstrasel, termasuk cairan yang berada di dalam pembuluh darah atau intravaskular. Dengan demikian, cairan ekstrasel dibagi lagi menjadi cairan intravaskular dan ekstravaskular (di luar pembuluh darah). Di dalam cairan ekstrasel inilah terdapat oksigen dan nutrisi yang diperlukan sel. Cairan ekstrasel ini bergerak secara konstan di seluruh tubuh sehingga seluruh sel berada pada lingkungan cairan ekstrasel dengan komposisi zat yang sama sehingga cairan ekstrasel ini disebut sebagai ‘lingkungan dalam’ (internal environment) tubuh manusia—lawan makna dari lingkungan luar tubuh manusia. Sel akan hidup, bertumbuh dan berfungsi selama konsentrasi oksigen, glukosa (dipecah dari karbohidrat), ion-ion, asam amino (dipecah dari protein), zat lemak, dan konstituen lainnya tersedia di lingkungan internal ini. Ada perbedaan komposisi cairan ekstrasel dan intrasel. Perbedaan ini dipelihara oleh mekanisme khusus transpor zat di membran sel. Hal-hal tersebut di atas akan dijelaskan secara rinci pada Bab 3. Kebutuhan nutrisi makro seperti karbohidrat, protein dan lemak harus dipenuhi untuk menyediakan energi yang digunakan seluruh bagian tubuh untuk dapat berfungsi atau disimpan untuk digunakan kemudian. Kestabilan berat badan dan komposisinya ditentukan keseimbangan energi masuk dan keluar pada


10

seseorang. Karena setiap makanan mengandung komposisi karbohidrat, protein dan lemak yang berbeda, keseimbangan komposisi tersebut harus dijaga agar sel dapat melaksanakan fungsinya dengan baik. Di seluruh tubuh, sekitar 20-30 gram protein dipecah oleh sel dan digunakan untuk senyawa kimia lain yang diperlukan sel tersebut. Sel memerlukan asupan protein dari luar untuk mengganti penggunaan tersebut. Untuk mempertahankan fungsi sel dan cadangan protein, diperlukan 30-50 gram protein per hari. Ketika diet mengandung karbohidrat dan lemak, energi tubuh sebagian besar diambil dari kedua zat ini, sedikit saja dari protein. Namun, saat bentuk siap pakai kedua zat ini habis, maka cadangan protein pun dipakai untuk menjadi energi, bahkan perlu lebih dari 30-50 gram per hari. Sejumlah 15% energi harus didapat dari protein, 40% dari lemak, dan 45% dari karbohidrat, dimana setiap 1 gram protein, lemak dan karbohidrat berturut-turut menghasilkan 4,35 kkal (kilokalori); 9,3 kkal; dan 4,1 kkal. Penjelasan lebih rinci mengenai nutrisi ini, baik nutrisi makro di atas maupun nutrisi mikro seperti vitamin dan mineral,akan dibahas pada Bab 16.

Mekanisme kontrol fisiologi Tubuh memiliki banyak mekanisme untuk mengontrol proses-proses di dalamnya tetap fisiologis (normal). Setiap sel sendiri memiliki gen yang mengontrol fungsi intrasel maupun ekstrasel. Kebanyakan mekanisme kontrol fisiologi menggunakan prinsip ‘umpan balik negatif’ (negative feedback), artinya suatu proses akan diturunkan jika naik dari normal dan dinaikkan jika turun dari normal. Contohnya, jika konsentrasi karbondioksida darah sudah naik dari ambang batas, maka akan diturunkan dengan cara meningkatkan ventilasi udara oleh paru, yaitu dihembuskan keluar lebih banyak dan cepat, sehingga karbondioksida cepat keluar dan kadarnya turun dalam darah. Dengan kata lain, respon yang terjadi adalah kebalikan (negatif) dari stimulusnya (rangsangan). Untuk menjalankan mekanisme kontrol ini, tubuh perlu ambang batas untuk setiap proses atau zat atau nilai normal. Nilai normal setiap bagian tubuh akan dijelaskan pada bab-bab berikutnya. Namun, mekanisme kontrol fisiologi memiliki keterbatasan dalam mempertahankan keadaan normal sehingga muncul kelainan atau penyakit. Derajat efektifitas mekanisme kontrol fisiologi ditentukan oleh pencapaian (gain) dari umpan balik yang dilakukan. Untuk dapat memahaminya, kita akan membuat ilustrasi contoh pencapaian umpan balik tersebut sebagai berikut.


11

Tekanan darah diatur oleh mekanisme kontrol fisiologi yang menggunakan organ tubuh bernama baroreseptor. Volume darah adalah salah satu faktor yang menaikkan atau menurunkan tekanan darah. Misalkan, kita melakukan transfusi darah pada seseorang tetapi anggap saja baroreseptornya tidak ada. Tekanan darah arteri seseorang tersebut naik dari 100 mm Hg menjadi 175 mm Hg. Lalu, kita lakukakan pula transfusi darah dengan volume yang sama tetapi sekarang baroreseptor dianggap ada. Kali ini kenaikkannya lebih sedikit, yaitu 100 mm Hg menjadi 125 mm Hg. Umpan balik oleh baroreseptor telah melakukan ‘koreksi’ (correction) -50 mm Hg dibandingkan tanpa baroreseptor. Namun, masih ada kenaikan tekanan +25 mm Hg, yang kita sebut ‘kesalahan’ (error). Artinya, mekanisme kontrol tekanan darah oleh baroreseptor tidak 100% efektif. Pencapaian umpon balik baroreseptor dapat dihitung berdasarkan rumus berikut: Pencapaian (gain) = Koreksi (correction) : Kesalahan (error) Ini berarti pencapaian umpan balik baroreseptor adalah -50 : +25 = -2. Total kenaikan tekanan darah adalah +75 tetapi hanya naik +25, artinya gangguan fisiologi hanya sepertiga yang berefek pada tubuh karena adanya mekanisme kontrol tekanan darah tersebut. Banyak mekanisme kontrol lain yang lebih efektif dari tekanan darah. Contohnya, suhu tubuh memiliki pencapaian umpan balik hingga -33. Dengan demikian, dapat dilihat bahwa mekanisme kontrol temperatur jauh lebih efektif daripada tekanan darah. Kenapa tubuh menggunakan sistem umpan balik negatif dan bukan umpan balik positif? Berikut ini adalah contoh umpan balik positif yang membahayakan tubuh. Contohnya, ketika seseorang mengalami perdarahan sebanyak 2 liter (jantung perlu darah total 5 liter yang dipompa dalam seluruhnya dalam 1 menit), jumlah darah yang tersisa tidak cukup tersedia untuk dipompa jantung secara efektif. Akibatnya, tekanan arteri menurun drastis, dan berarti aliran darah ke pembuluh koroner di dinding jantung yang menyuplai oksigen dan nutrisi otot jantung, juga ikut berkurang. Kurangnya oksigen dan nutrisi otot jantung membuat pompa jantung melemah sehingga tekanan arteri semakin melemah hingga menyebabkan kematian. Setiap penurunan tekanan arteri yang terjadi di atas memberi umpan balik positif terhadap kekuatan pompa otot jantung. Dengan kata lain, respon yang terjadi adalah penguatan (positif) dari stimulusnya (rangsangan). Umpan balik positif di atas sebenarnya juga diimbangi umpan balik negatif yang akan mempertahankan tekanan arteri. Namun, umpan balik tersebut memiliki pencapaian (gain) yang terbatas. Seandainya perdarahan hanya 1 liter, maka


12

umpan balik negatif akan mengimbangi secara unggul umpan balik positif dan kematian dapat dicegah. Ada pula beberapa contoh umpan balik positif yang menguntungkan. Contohnya, ketika pembuluh darah rusak hingga terjadi perdarahan dan darah mulai menggumpal, penggumpalan ini akan memperkuat lebih banyak penggumpalan darah sehingga kerusakan pembuluh darah tertutup dan perdarahan berhenti. Namun, mekanisme ini dapat berlebihan dan menyumbat pembuluh darah kecil, seperti pembuluh darah koroner, dan menyebabkan serangan jantung. Proses melahirkan juga menggunakan umpan balik positif yang menguntungkan. Ketika rahim meremas janin di dalamnya untuk keluar, kepala janin akan semakin menekan dan meregangkan leher rahim. Peregangan leher rahim ini semakin memicu rahim untuk meremas lebih kuat. Hal ini terus terjadi hingga janin dilahirkan. Sistem saraf adalah sistem kontrol yang menghubungkan banyak sistem kontrol sederhana yang menggunakan umpan balik seperti dijelaskan di atas. Namun, beberapa bukan sistem umpan balik sederhana yang dijelaskan di atas. Gerakan otot-otot tubuh merupakan contoh sistem umpan balik yang kompleks. Gerakan otot terjadi begitu cepat sehingga otak menggunakan prinsip kontrol ‘umpan-teruskan’ (feed-forward control), yang artinya, rangsangan gerakan ke otak (umpan) langsung diteruskan kembali ke otot untuk gerakan selanjutnya. Jika gerakan dianggap salah, maka otak akan mengirimkan sinyak koreksi ke otot pada gerakan berikutnya. Hal ini disebut kontrol adaptif. Kontrol adaptif ini juga merupakan contoh umpan balik negatif.

Komponen dan prinsip sistem homeostatis Homeostasis adalah usaha tubuh untuk memelihara komposisi zat di lingkungan dalam (internal environment) tetap konstan. Seperti dijelaskan pada bab 1, sel akan tetap hidup jika oksigen dan nutrisi di lingkungan dalam tetap konstan. Lingkungan dalam tersebut mengandung oksigen, air, ion, karbohidrat, lemak, protein, dan lain-lain. Oksigen dari paru disebarkan oleh darah ke lingkungan dalam di seluruh tubuh. Ginjal mengatur pasokan air dan ion tubuh. Sistem pencernaan menyediakan karbohidrat, lemak dan protein. Setiap organ punya peranan dalam homeostasis. Organ-organ tersebut memasukkan dan mengeluarkan zat. Kemudian, zat-zat tersebut disebarkan dan dicampur oleh sirkulasi darah. Sirkulasi darah memutar total darah manusia, yaitu 5 liter, sebanyak 1 kali per menit dalam keadaan istirahat dan 6 kali per menit dalam


13

keadaan aktif sekali. Saat darah masuk pembuluh kapiler, zat-zat ini bercampur sesuai dengan prinsip difusi (dijelaskan lebih rinci pada bab 3). Karena prinsip difusi ini, dimana terjadi perpindahan zat dari konsentrasi tinggi ke rendah, maka rendahnya konsentrasi zat di suatu tempat akan dipenuhi, sebaliknya tingginya zat di suatu tempat akan dibuang. Keadaan konstan oleh homeostasis terjadi jika zat masuk sama dengan keluar dan adanya sistem pengaturan, perlindungan dan reproduksi. Pemasukan zat terjadi melalui paru (oksigen), saluran pencernaan (nutrisi), hati (mengubah beberapa nutrisi menjadi bentuk yang dapat diterima sel), dan sistem gerak (manusia bergerak mencari makanan). Pengeluaran zat terjadi melalui paru (karbondioksida), ginjal (zat-zat sampah metabolisme tubuh), saluran pencernaan (ampas makanan yang tidak terserap), dan hati (detoksifikasi racun yang dibuang lewat empedu di saluran cerna). Sistem pengaturan terjadi oleh sistem saraf dan hormonal. Sistem saraf berperan melalui panca indera sehingga manusia dapat melihat lingkungan, kemudian memikirkan responnya di otak dan memutuskan tindakannya sehingga dapat bertahan dari ancaman lingkungan. Sedangkan sistem hormonal mengatur hal-hal seperti kecepatan metabolisme sel, glukosa, ion, mineral dan lain-lain. Sistem perlindungan dilakukan oleh sistem kekebalan tubuh (imunitas) dan kulit. Sistem ini menjaga serangan dari luar, seperti kuman, yang dapat mengganggu homeostasis. Sedangkan sistem reproduksi berperan pada homeostasis dalam mempertahankan keberadaan spesies manusia di alam semesta. Meskipun hal ini tampak dikaitkan secara berlebihan dengan homeostasis, sebenarnya harus kita sadari bahwa semua organ tubuh di atas bekerja dengan tujuan untuk mempertahankan agar manusia tetap hidup dan menjaga keberadaannya.

TUGAS / LATIHAN 1. Sel adalah: a. Unit struktural terkecil b. Unit fungsional terkecil c. Unit struktural terkecil makhluk hidup d. Unit fungsional terkecil makhluk hidup e. Unit struktural terkecil makhluk hidup yang dapat menghidupi dirinya sendiri 2. Jaringan adalah: a. Kumpulan sel dengan fungsi yang sama


14

b. Kumpulan sel dengan fungsi yang berbeda c. Kumpulan senyawa kimia dengan fungsi yang sama d. Kumpulan senyawa kimia dengan fungsi yang berbeda e. Bukan salah satu jawaban di atas 3. Nutrisi utama sel adalah: a. Karbohidrat b. Protein c. Lemak d. Vitamin dan mineral e. Air 4. Mekanisme kontrol fisiologi yang menggunakan prinsip “negative feedback” adalah: a. Pengaturan tekanan darah b. Kontraksi uterus c. Pengaturan pernafasan d. Jawaban A dan C benar e. Semua jawaban benar 5. Homeostasis adalah: a. Usaha mempertahankan kondisi konstan b. Usaha mempertahankan kondisi konstan di intrasel c. Usaha mempertahankan kondisi konstan di intravaskular d. Usaha mempertahankan kondisi konstan di internal environment e. Bukan salah satu jawaban di atas Tuliskan keterangan gambar struktur sel berikut ini:


15

Bagaimana? Apakah melalui kegiatan belajar di atas Anda sudah mulai memahami tentang sel dan jaringan tubuh manusia? Bagus. Jika Anda sudah memahami, maka dapat dilanjutkan pada kegiatan belajar berikutnya.


16

KEGIATAN BELAJAR

KEGIATAN BELAJAR 2 ASPEK BIOKIMIA SEL TUBUH MANUSIA

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. 2. 3. 4. 5.

Setelah mempelajari modul ini, Anda diharapkan mampu: Menjelaskan secara benar aspek kimia dalam tubuh Menjelaskan secara benar enzim dan ko-enzim Menjelaskan secara benar oksidasi biologis Menjelaskan secara benar sintesis dan degradasi Menjelaskan secara benar siklus Krebs

URAIAN MATERI Aspek kimia dalam tubuh Masih ingatkah Anda dengan pelajaran Biologi saat SMU? Ingatkah zat gizi apa saja yang kita serap dari makanan? Ya, zat gizi itu adalah karbohidrat, lemak, protein, vitamin dan mineral, serta air. Semuanya zat gizi yang diserap tersebut dibentuk kembali menjadi zat lain untuk membangun struktur dan fungsi sel tubuh yang sudah kita jelaskan di atas. Apa saja bentuk zat lain tersebut? Kita akan bahas secara singkat disini. Lebih jelasnya akan kalian pelajari lebih rinci pada setiap Kegiatan Belajar pada modul-modul berikutnya. Mari kita ingat kembali apa yang Anda pelajari di atas:


17

Ada 5 senyawa kimia dasar yang membentuk sel yang harus dibayangkan: 1) Air, sekitar 70-85% bagian sel mengandung zat ini yang menjadi pelarut bagi senyawa kimia lainnya; 2) Ion, senyawa kimia anorganik yang diperlukan reaksi-reaksi kimia sel; 3) Protein, sekitar 10-20% bagian sel yang terdiri atas protein struktural dan fungsional; 4) Lemak (lipid), sekitar 2% bagian sel yang bersifat tidak larut air sehingga berfungsi memisah-misahkan sel dari sel lainnya dan organel sel dari organel lainnya; dan 5) Karbohidrat, umumnya sekitar 1% tetapi pergantian/pemakaian (turn over) zat ini sangat sering dan cepat. Air merupakan unsur utama dalam tubuh manusia, baik di dalam sel maupun di luar sel. Hampir semua jenis sel tubuh sebagian besar terdiri atas air, kecuali sel lemak. Sebagian besar zat kimia tubuh terlarut dalam air, sebagian tersuspensi di dalam air (ayo ingat kembali pelajaran SMU Anda tentang suspensi). Ion di dalam tubuh antara lain ion potasium (kalium atau K+), magnesium (Mg+), fosfat (PO43-), sulfat (SO42-), bikarbonat (HCO32-), sodium (natrium atau Na+), klorida (Cl+), dan kalsium (Ca+). Ion ini akan dijelaskan lebih rinci di modul tentang cairan dan keseimbangan elektrolit. Protein, sebagaimana disebutkan di atas, terdiri atas protein struktural dan protein fungsional. Protein struktural adalah protein yang memberi ‘bentuk’ sel dan melekatkan selsel menjadi jaringan. Contoh protein struktural di dalam sel adalah mikrotubul yang menjadi sitoskeleton (semacam ‘tulang sel’) atau pembentuk silia sel (ingat tentang sel epitel bersilia?) dan tubula filamentosa yang merekatkan sitoplasma dengan nukleoplasma. Di luar sel, protein struktural berupa protein fibrilar yang sering ditemukan pada jaringan ikat yang sudah dijelaskan pada Kegiatan Belajar 1 di atas. Protein fungsional terdiri atas banyak sekali bentuk protein, yang dapat bergabung dengan zat lain seperti pecahan karbohidrat atau lipid. Salh satunya adalah gen yang terdapat di dalam inti sel yang sudah dijelaskan pada Kegiatan Belajar 1 di atas. Lainnya berupa enzim yang terdapat di dalam sel. Enzim akan dibahas di bawah pada subjudul Enzim dan Koenzim dan di dalam modul tentang zat gizi. Hormon juga banyak yang terdiri atas protein, meskipun sebagian berbentuk senyawa steroid yang diturunkan dari pecahan lipid. Hormon akan dibahas lebih rinci di dalam modul tentang sistem endokrin.


18

Lipid atau lemak merupakan senyawa kompleks layaknya karbohidrat dan protein yang dapat dipecah menjadi senyawa-senyawa kimia yang lebih sederhana. Bentuk sederhananya antara lain trigliserida, kolesterol, dan asam lemak. Fungsinya akan dibahas lebih rinci di dalam modul tentang zat gizi. Lemak juga dapat dikombinasi dengan protein menjadi senyawa lipoprotein yang dapat membentuk membran sel seperti disebutkan dalam Kegiatan Belajar 1 di atas dan berfungsi menjadi pembawa zat lainnya dalam darah, contohnya sebagai pembawa kolesterol dalam darah. Karbohidrat dipecah menjadi senyawa-senyawa gula sederhana sebelum diserap tubuh, antara lain seperti glukosa, fruktosa, laktosa, galaktosa, dam lainlain. Zat gula yang diserap tersebut ada yang disimpan dalam otot dan hati berupa glikogen, ada pula yang digabungkan dengan protein menjadi senyawa DNA dan RNA yang membentuk gen, dan banyak bentuk kombinasi lainnya. Glukosa digunakan oleh sel untuk pembentukan energi. Penjelasan tentang hal ini akan lebih rinci diberikan pada modul tentang zat gizi.

Enzim dan koenzim Apa yang Anda ketahui tentang enzim saat pelajaran kimia dulu? Tahukah Anda reaksi kimia organik dapat terjadi sangat lambat tanpa bantuan enzim? Banyak sekali reaksi kimia di dalam tubuh yang memerlukan enzim. Enzim adalah senyawa kimia biologik yang berstruktur polimer yang mengkatalisasi reaksi kimia. Kerjanya dapat memecah zat gizi yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana untuk menyuplai energi. Contoh, karbohidrat kompleks dipecah oleh enzim di rongga mulut, pankreas, hingga usus halus menjadi senyawa gula sederhana, salah satunya glukosa. Glukosa diperlukan oleh reaksi kimia tubuh untuk menghasilkan energi. Protein juga dipecah oleh enzim-enzim pencernaan menjadi asam-asam amino yang membentuknya. Asam amino ini diserap usus halus dan dibawa ke seluruh tubuh. Enzim juga digunakan untuk membangun senyawa lain yang lebih kompleks yang diperlukan oleh tubuh dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Contohnya adalah asam amino yang yang dipecah dari protein seperti telah disebutkan di atas. Di sel-sel yang tersebar di seluruh tubuh, asam amino ini justru dirangkai lagi menjadi protein untuk membentuk membran sel, menyatukan sel-sel menjadi jaringan, membentuk DNA, dan sebagainya.


19

Proses ‘merangkai’ ini juga memerlukan enzim. Sisa-sisa glukosa yang tidak terpakai juga dibentuk oleh enzim tertentu menjadi glikogen di hati dan otot. Selain itu, enzim juga diperlukan untuk mengubah energi menjadi motilitas (pergerakan) sel, misalnya pada sel sperma manusia yang mampu berenang. Enzim juga diperlukan saraf untuk menjalankan fungsinya, demikian pula otot untuk berkontraksi. Macam-macam enzim adalah: 1) Oksidoreduktase, yaitu enzim yang mengkatalisasi reaksi oksidasi dan reduksi. 2) Transferase, yaitu enzim yang mengkatalisasi transfer moietas seperti gugus glikosil, metil, atau fosforil pada suatu senyawa. 3) Hidrolase, yaitu enzim yang mengkatalisasi reaksi hidrolisis pada gugus C— C, C—O, C—N, dan ikatan lainnya. 4) Liase, yaitu enzim yang mengkatalisasi pemutusan rantai C—C, C—O, C— N, dan ikatan lain dengan menghilangkan suatu atom sehingga menciptakan ikatan ganda. 5) Isomerase, yaitu enzim yang mengkatalisasi perubahan geometrik atau struktural di dalam molekul. 6) Ligase, yaitu enzim yang mengkatalisasi penggabungan dua molekul yang berpasangan disertai reaksi hidrolisis pada ATP. Sebelum kita berbicara tentang cara kerja enzim, mari kita ingat lagi bagaimana sebuah reaksi kimia terjadi, perhatikan contoh reaksi berikut ini: A1 + B A2 Pada contoh 1 di atas, diibaratkan zat A1 ingin diubah menjadi zat A2 dengan cara mengikat zat B kepadanya (A1). A1 dalam reaksi di atas kita sebut sebagai substrat. Enzim bekerja layaknya kunci dan gembok, yang artinya, hanya ada 1 kunci untuk 1 gembok. Zat A1 sebagai subtrat memiliki kecocokan hanya kepada enzim tertentu untuk bereaksi menjadi zat A2 (lihat Gambar 3). Enzim melekat sesuai struktur A1 dan mampu mengikat zat B lalu mengikatkannya ke A1 sehingga struktur A1 berubah menjadi A2. Apakah Anda mengerti? Jika tidak coba, baca lagi contoh ini dengan teliti dan seksama.


20

Gambar 3. Enzim dan subsrat memiliki kecocokan struktur yang spesifik.

Kecocokan layaknya kunci dan gembok tersebut adalah sifat khas dari enzim. Kinetika reaksi kimia menjadi lebih cepat dengan adanya enzim. Pada contoh reaksi di atas, A1 dapat saja bereaksi dengan B menjadi A2, tetapi waktunya akan jauh lebih lambat. Ini artinya, enzim meningkatkan kinetika reaksi kimia sehingga reaksi kimia terjadi lebih cepat. Pengaturan enzim sangat tergantung pada substrat dan koenzim. Enzim dapat dipakai berkali-berkali pada substrat yang berbeda (tetapi jenis substrat yang sama). Sedangkan koenzim berfungsi untuk ‘memicu’ terjadinya reaksi enzim dengan substratnya. Enzim memerlukan koenzim untuk dapat melakukan kerja seperti dijelaskan di atas. Semakin banyak koenzim yang hadir di dekat enzim, semakin banyak reaksi yang dapat dilakukan enzim, sesuai dengan jumlah substrat yang tersedia. Contoh, koenzim adalah unsur-unsur vitamin B yang diperlukan oleh enzim-enzim dalam rentetan reaksi kimia terkenal, yang disebut siklus Krebs (dibahas dalam subjudul berikutnya).

Oksidasi biologis Coba Anda lihat macam-macam enzim di atas! Salah satu jenis enzim mengkatalisasi reaksi oksidasi dan reduksi. Masih ingatkah Anda tentang oksidasi dan reduksi saat pelajaran SMU dulu? Tahukah Anda banyak sekali reaksi kimia di dalam tubuh (biologis) yang bertumpu pada prinsip oksidasi dan reduksi ini? Kali ini kita akan membahas reaksi oksidasi biologis yang terjadi di dalam tubuh manusia. Oksidasi didefinisikan sebagai reaksi pelepasan elektron, sedangkan reduksi didefinisikan sebagau reaksi penambahan elektron. Setiap reaksi oksidasi pasti diikuti reaksi reduksi (lihat Gambar 4).


21

Gambar 4.

Reaksi oksidasi biologis. Zat A mengalami oksidasi sedangkan ½O2 mengalami reduksi.

Perpindahan elektron dalam reaksi oksidasi diibaratkan seperti energi listrik yang timbul akibat perpindahan elektron. Enzim dan koenzim berperan dalam proses oksidasi ini. Jenis enzim yang membantu reaksi oksidasi ini adalah oksidoreduktase. Terjadinya transfer elektron di dalam sel terjadi akibat reaksi oksidasi ini sehingga menimbulkan bioelektrisitas (kelistrikan sel). Dalam pembahasan siklus Krebs, Anda akan mengetahui reaksi-reaksi yang menghasilkan senyawa fosfat berenergi tinggi, yang disebut ATP atau adenosine triphosphat. Senyawa ATP ini terlibat dalam banyak reaksi dan diubah menjadi ADP atau adenosine diphosphat. Dalam perubahan tersebut, ATP mengalami reaksi oksidasi sehingga melepaskan 1 P (phosphat). Dari penjelasan ini, apakah Anda sekarang sudah mengerti mengapa reaksi oksidasi ini sangat penting bagi kehidupan? Perubahan reaksi oksidasi tersebut melepaskan energi untuk selsel kita. Karena kita memerlukan energi untuk hidup, maka reaksi oksidasi menjadi begitu penting bagi kehidupan.

Sintesis dan degradasi Setelah kita membahas mengenai oksidasi biologis, kita akan membicarakan tentang sintesis dan degradasi. Coba Anda lihat sejenak bagian enzim dan koenzim di atas. Disana Anda akan melihat bahwa enzim bekerja memecah dan merangkai ikatan kimia. Proses merangkai tersebut kita sebut sintesis atau anabolisme, sedangkan memecah kita sebut degradasi atau katabolisme. Sadarkah Anda bahwa siklus Krebs acapkali disinggung pada pembahasan di atas? Anda akan menemukannya pada penjelasan siklus Krebs di bawah ini. Namun, sebelum kita membahasnya, Anda harus tahu contoh proses degradasi suatu zat makanan menjadi ‘bahan bakar’ siklus Krebs dan bagaimana proses sintesis dari hasil siklus Kreb menjadi suatu zat senyawa yang lebih kompleks. Lihat Gambar 5 di bawah ini.


22

Gambar 5. Contoh proses degradasi

Pada Gambar 5, dapat Anda lihat zat makanan seperti karbohidrat, protein dan lemak dicerna (digestion) menjadi bentuk sederhananya masing-masing, yaitu gula (terutama glukosa), asam amino dan asam lemak beserta gliserol. Zat-zat sederhana tersebut kemudian diserap (absorption) usus hingga akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah. Zat-zat ini kemudian dikatabolisme atau didegradasi melalui suatu alur reaksi kimia yang panjang hingga akhirnya menjadi asetilKoA. Asetil-KoA inilah yang menjadi ‘bahan bakar’ siklus Krebs.


23

Gambar 6. Proses-proses sintesis dan degradasi yang dapat terjadi

Untuk memahami mengenai proses sintesis, perhatikan Gambar 6 di atas. Anda dapat melihat proses degradasi yang sudah dijelaskan sebelumnya pada gambar ini, yaitu karbohidrat dan protein dicerna, diserap dan dibawa ke hati. Di hati, zat glukosa dapat disintesis menjadi glikogen, baik di hati maupun otot. Asam amino (jenisnya sangat banyak) dibawa dari hati ke otot untuk disintesis menjadi protein otot. Ada pula asam amino yang disintesis menjadi protein tertentu di hati atau disintesis menjadi protein plasma darah. Inilah yang kita sebut sebagai sintesis.

Siklus Krebs Sekarang kita membahas siklus Krebs yang sudah sering kita sebut-sebut di atas. Siklus Krebs adalah rangkaian reaksi kimia yang saling memicu reaksi satu sama lain. Lihat Gambar 5 di atas kemudian lanjutkan dengan Gambar 7 di bawah ini.


24

Gambar 7. Siklus Krebs

Pada Gambar 7 di atas, asetil-KoA adalah substrat awal di siklus Krebs. Asetil berasal dari glukosa, asam amino dan asam lemak yang kita serap dari makanan kita. Lihat kotak berwarna biru pada gambar di atas. Itu adalah enzimenzim yang terlibat pada siklus Krebs. Enzim-enzim tersebut mengkatalisasi substrat asetil-KoA menjadi Cis-akonitat dan seterusnya. Koenzim, seperti vitamin-vitamin B kompleks, membantu enzim-enzim di siklus Krebs. Coba baca kembali mengenai enzim dan koenzim di atas, bagaimana banyaknya koenzim dapat menentukan banyaknya reaksi yang dapat diselesaikan enzim? Artinya, semakin banyak koenzim, semakin cepat reaksi enzim terjadi dan semakin


25

cepat perputaran reaksi pada siklus Krebs. Sebaliknya, zat-zat seperti arsen, malonat, dan fluoroasetat, dapat memutus rantai siklus Krebs di atas.

Gambar 8. Siklus Krebs hingga fosforilasi oksidatif.


26

Selanjutnya, pada Gambar 8, Anda akan melihat bahwa siklus Krebs banyak sekali menghasilkan NADH yang kemudian difosforilasi (ditambahkan gugus fosfat) hingga tiga kali sehingga menghasilkan ATP, yaitu sumber energi makhluk hidup. Proses ini memerlukan oksigen dan air, itulah sebabnya makhluk hidup memerlukan oksigen dan air. Selain untuk fosforilasi oksidatif, siklus Krebs juga menghasilkan banyak bahan untuk senyawa lainnya. Lihat Gambar 9 di bawah ini.

Gambar 9. Siklus Krebs menghasilkan bahan untuk zat-zat lainnya.

Dari pembahasan di atas, kita dapat melihat sel memiliki rentetan reaksi kimia yang kompleks yang dapat memecah zat (degradasi) dan membentuk zat lain yang lebih kompleks (sintesis). Dalam praktik kebidanan, kita menyadari bahwa nutrisi ibu hamil, yaitu karbohidrat, protein dan lemak, dapat diubah-ubah menjadi bentuk satu sama lain. Dari pembelajaran ini, kita sadar bahwa suplementasi vitamin B pada ibu hamil sangat penting untuk membantu proses pembentukan energi dari zat-zat nutrisi tersebut di atas.


27

TUGAS / LATIHAN

1. Senyawa kimia dalam jasad kehidupan adalah: a. Karbohidrat b. Protein c. Lemak d. Vitamin dan mineral e. Semua jawaban benar 2. Protein disintesis dari: a. Glukosa b. Asam amino c. Asam lemak d. Gliserol e. Bukan salah satu jawaban di atas 3. Karbohidrat, protein dan lemak, semuanya dapat didegradasi menjadi: a. Glukosa b. Asam amino c. Asam lemak d. Gliserol e. Asetil-koA 4. Pengertian enzim: a. Senyawa yang berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia b. Senyawa yang digunakan pada 1 kali reaksi tetapi banyak jenis reaksi enzimatik c. Senyawa yang digunakan pada beberapa kali reaksi tetapi hanya 1 jenis reaksi enzimatik d. Jawaban A dan C benar e. Semua jawaban benar 5. Pengertian koenzim: a. Senyawa yang berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia b. Senyawa yang digunakan pada 1 kali reaksi tetapi banyak jenis reaksi enzimatik c. Senyawa yang digunakan pada beberapa kali reaksi tetapi hanya 1 jenis reaksi enzimatik d. Jawaban A dan C benar e. Semua jawaban benar


28

6. Oksidasi biologis merupakan reaksi oksidasi dan reduksi dalam kehidupan. Oksidasi dan reduksi artinya masing-masing adalah: a. Oksidasi melepaskan elektron, reduksi menerima elektron b. Oksidasi menerima elektron, reduksi melepaskan elektron c. Oksidasi melepaskan elektron, reduksi melepaskan elektron d. Oksidasi menerima elektron, reduksi menerima elektron e. Semua jawaban salah 7. Sumber asetil-koA, kecuali: a. Karbohidrat b. Protein c. Lemak d. Vitamin dan mineral e. Semua jawaban benar, tidak ada kecuali 8. Energi yang dihasilkan oleh siklus Krebs adalah berupa: a. ATP b. ADP c. Adenosin Tri Fosfat d. Jawaban A dan C benar e. Semua jawaban benar

Bagaimana? Apakah melalui kegiatan belajar di atas Anda sudah mulai memahami tentang aspek biokimia sel tubuh manusia? Bagus. Jika Anda sudah memahami, maka dapat dilanjutkan pada kegiatan belajar berikutnya.


29

PENUTUP

Rangkuman Sel adalah satuan terkecil makhluk hidup yang mampu memenuhi ciri-ciri kehidupan secara mandiri. Strukturnya terdiri atas membran sel, sitoplasma beserta organelorganelnya, dan inti sel. Jaringan terbentuk dari sel-sel dengan fungsi yang sama. Organ terbentuk dari jaringan-jaringan dengan fungsi berbeda. Sedangkan sistem organ terbentuk dari organ-organ berbeda untuk satu tujuan yang sama. Oksigen dan nutrisi harus selalu tersedia di lingkungan dalam (internal environment) untuk memenuhi kebutuhan agar suatu sel dapat berfungsi. Mekanisme kontrol fisiologi pada tubuh manusia banyak menggunakan prinsip negative feedback meskipun ada sebagian kecil menggunakan prinsip positive feedback. Homeostasis menggunakan mekanisme kontrol untuk menjaga agar semua zat tersedia dalam jumlah normal di lingkungan dalam. Aspek kimia dalam tubuh manusia antara lain air, ion, protein, lemak dan karbohidrat yang memiliki proporsi masing-masing. Enzim digunakan untuk memicu dan mempercepat reaksi-reaksi kimia di dalam tubuh, baik bersifat mensintesis maupun mendegradasi. Koenzim memiliki peranan dalam menentukan banyak reaksi yang dapat ditangani oleh enzim terhadap substrat yang tersedia. Reaksi oksidasi dan reduksi adalah jenis reaksi kimia terpenting dalam pembentukan energi tubuh manusia. Reaksi oksidasi biologis ini pun memerlukan peranan enzim. Sintesis adalah proses membangun zat yang lebih kompleks dari zat-zat yang lebih sederhana. Sedangkan degradasi adalah proses memecah zat yang lebih kompleks menjadi zat-zat yang lebih sederhana.


30

Siklus Krebs adalah rentetan reaksi kimia yang bersiklus dan merupakan pusat pertukaran antar reaksi sintesis dan degradasi antar zat di dalam tubuh manusia. Siklus Krebs berperan penting dalam menyediakan substrat untuk fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan energi. Siklus Krebs juga menentukan kecepatan metabolisme, sedangkan kecepatan siklus Krebs sendiri ditentukan oleh jumlah koenzim, tetapi terbatas pada ketersediaan substrat dan tergantung pada keberadaan enzim.

Kunci Jawaban Latihan/Tugas Kunci Jawaban Latihan/Tugas Kegiatan Belajar I 1. E 2. A 3. E 4. D 5. D

Kunci Jawaban Latihan/Tugas Kegiatan Belajar 2 1. E 2. B 3. E


31

4. 5. 6. 7. 8.

D B A D D

Daftar Pustaka Hall JE. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 12th Ed. Saunders, 2011. Gray H and Carter HV. Gray’s Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice. 40th Ed. Churchill Livingstone, 2010. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Harper’s Illustrated Biochemistry. 27th Ed. McGraw Hill, 2006.


32

BAGAIMANA PENGETAHUAN SEL MEMUDAHKAN PRAKTIK KEBIDANAN?

Recommend Documents