VIRUS

Learning Objectiv
1. Mengetahui Struktur,Komponen Kimia, Bentuk, dan Taksonomi Virus
2. Mengetahui Struktur DNA dan RNA
3. Mengetahui Tentang Replikasi Virus dan Metabolisme Virus
4. Mengetahui Beberapa Contoh Obat Anti Viral

Pembahasan

A. Definisi dan Ciri – Ciri Virus
Virus adalah parasit obligat interseluler berukuran mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis karena untuk melakukan pertumbuhan dan perkembangan memerlukan sel hidup. Virus adalah parasit tingkat genetis, karena virus mampu menimbulkan berbagai penyakit. Adapun sifat-sifat khusus menurut Lwoff, Horne dan Tauriner (1966) adalah :
1. Bahan genetic virus terdiri dari asam ribonukleat (RNA) atau asam deoksi ribonukleat (DNA), akan tetapi tidak terdiri dari kedua jenis asam nukleat sekaligus.
2. Struktur virus secara relative sangat sederhana, yaitu terdiri dari pembungkus yang mengelilingi atau melindungi asam nukleat.
3. Virus mengadakan reproduksi hanya dalam sel hidup, yaitu di dalam nucleus, sitoplasma atau di dalam kedua-duanya dan tidak menadakan kegiatan metabolisme jikaberada di luar sel hidup.
4. Virus mempunyai informasi genetic system Lipman untuk sintesis energy berpotensi tinggi.
5. Virus tidak membelah diri dengan cara pembelahan biner(binary fission). Partikel virus baru dibentuk dengan suatu proses biosintesis majemuk yang dimulai dengan pemecahan suatu partikel virus nfektif menjadi lapisan protein pelindung dan komponen asam nukleat infektif.
6. Asam nukleat partikel virus yang menginfeksi sel mengambil alih kekuasaan dan pengawasan system enzim sel hospesnya, sehingga selaras dengan proses sintesis asam nukleat dan protein virus.
7. Virus yang menginfeksi sela akan mepergunakan ribosom sel hospes untuk keperluan metabolismenya.
8. Komponen-komponen utama virus dibentuk secara terpisah dan baru digabung di dalam sel hospes tidak lama sebelum dibebaskan.
9. Selama berlangsungnya proses pembebasan, beberapa partikel virus mendapat selubung luar yang mengandung lipid protein dan bahan-bahan yang sebagian beasal dari sel hospes.
10. Partikel virus lengkap disebut virion dan terdiri dari inti asam nukleat yang dikelilingi lapisan protein yang bersifat antigenic yang disebut kapsid dengan atau tanpa selubung luar kapsid (Syahrurachman, A : 1993).

B. Taksonomi Virus
Pengklasifikasian virus yang meliputi banayk hal yaitu mulai dari karakteristik (morfologi, genom,fisika-kimia,dan sifat fisiologisnya,protein,antigenic, dan sifat biologisnya) hingga tingkatan ordo, famili, genus, dan spesies
Ordo virus: Ordo ditandai dengang akhiran ”Virales”. Salah satu virus yg telah diberi penamaan oleh ICTV (International Commitee on Taxonomy of Virus) adalah “Mononegavirales”,yg terdiri dari famili “Paramyxoviridae,Rhabdoviridae,dan Filoviridae”
Famili virus: Famili ditandai dengan adanya kata akhiran yaitu adalah “Viridae”. Contohnya : Pironaviridae, Togaviridae, Poxiviridae.
Genus virus: Genus virus ditandai dg tambahan Virus”. Ditandai dengan akhiran “Virus” (misal: Genus Simplex virus dan genus Varicellovirus pada Alphaherpesvirinae).
Spesies virus: Menggambarkan suatu kelas polythetic pada virus yang merupakan replikasi keturunan dan menempati bagian relung ekologinya (Nicklin,1999).


Agar dapat melindungi nukleoprotein, molekul polipeptida harus tersusun simetris, dan sampai saat ini dikenal 2 simetris yaitu :
1. Simetris ikosahedral
Adalah bentuk tata ruang yang dibatasi 20 segitiga sama sisi. Bentuk ini mempunyai aksis rotasi berganda. Karena keteraturannya, jumlah kapsomer yang ada pada virion dapat dihitung dengan rumus tertentu. Pada piconavirus terdapat 60 kapsomer, adenovirus 252 kapsomer, herpesvirus 162, papovirus 72 (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).
2. Simetris heliks
Asam nukleat yang memanjang dikelilingi oleh molekul-molekul protein yang tersusun seperti spiral, sehingga hanya mempunyai 1 aksis rotasi. Contoh simetris demikian ditemukan pada myxovirus dan rhabdivirus (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).

C.Struktur,Komponen, dan Macam – Macam Bentuk Virus
Struktur Virus
• Kapsid
Kapsid merupakan lapisan pembungkus tubuh virus, yang tersusun atas protein. Kapsid terdiri dari sejumlah kapsomer yan terikat satu sama lain dengan ikatan nonkovalen. Fungsi kapsid adalah untuk memberi bentuk virus, sebagai pelindung dari kondisi lingkungan yang dapat merugikan dirinya, mempermudah proses penempelan pada proses penembusan ke dalam sel (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).
Di luar kapsid terdapat selubung luar (envelope) yang terdiri dari protein dan lipid, dimana spike glikoprotein (peplomer)menempel. Hanya 5 kelompok virus yang terdapat dalam keadaan telanjang yaitu piconarvirus, reovirus, adenovirus, papovirus, dan parvovirus (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).
• Isi
Berada di dalam kapsid berupa materi genetik yaitu DNA dan RNA. Virus hanya memiliki satu asam nukleat saja. Asam nukleat sering bergabung dengan protein membentuk nukleoprotein. Virus tumbuhan berisi RNA dan DNA, virus hewan mengandung RNA atau DNA saja, sedang virus bakteri berisi DNA (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).
• Kepala dan Ekor
Ekor virus berfungsi melekatkan tubuh virus pada inang. Struktur virus ada 2 macam, yaitu virus telanjang dan virus terselubung. Virus telanjang terdiri dari 5 kelompok yaitu Piconavirus, Reovirus, Adenovirus, Papovavirus, dan Parvovirus. Sedang virus lain di luar kapsid terdapat selubung luar (envelope) yang terdiri dari protein (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).

Komponen Kimia Virus
• Asam Nukleat
DNA dan RNA ditemukan pada virus. Akan tetapi, satu jenis virus hanya terdiri dari DNA saja atau RNA saja. Asam nukleat pada virus diselubungi oleh kapsid, yang disebut nukleokapsid (Josowinodo, 1993).
• Kapsid
Kapsid adalah selubung yang berupa protein. Kapsid terdiri dari bagian-bagian yang disebut kapsomer. Ada dua macam nukleokapsid, yaitu: Nukleokapsit telanjang. Nukleokapsid yang diselubungi satu membrane pembungkus( Josowinodo, 1993 )
• Protein
Protein ialah komponen kimiawi utama yang lain pada virus, dan merupakan bagian terbesar dalam kapsid (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).
• Lipid
Berbagai ragam senyawa lipid telah ditemukan pada virus. Senyawa ini meliputi fosfolipid, glikolipid, lemak-lemak alamiah, asam lemak, aldehide lemak, dan kolesterol. Fosfolipid adalah substansi lipid yang predominan dan dijumpai pada sampul virus (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986).
• Karbohidrat
Semua virus mengandung karbohidrat karena asam nukleatnya itu sendiri mengandung ribose dan deoksiribose (Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 1986)
D . Struktur DNA dan RNA
Struktur DNA
DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin ke kanan.Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu : Gula 5 karbon (2-deoksiribosa), basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T), gugus fosfat (Campbell et al., 2000).
Berikut susunan struktur kimia komponen penyusun DNA : Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatu unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat. DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitisin(C) selalu sama.Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff.Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G) (Campbell et al., 2000).
Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatan hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut.karean perubahan jumlah hidrogen ini, tidak mengehrankan bahwa ikatan C=G memerlukan tenaga yang lebih besar untuk memisahkannya.
DNA merupakan makromolekul yang struktur primernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkan sebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatan A-T dan G-C.Kedua “tulang punggung tangganya” adalah gula ribosa.Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia melalui ikatan fosfodiester.DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu polaritas.Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain.Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antipararel (Campbell et al., 2000).
Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA.Saat suatu sel membelah secara mitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti induknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum pembelahan dimulai.Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan.Kemungkinan terjadinya replikasi dapat melalui tiga model.
Model pertama adalah model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua dua rantai DNA baru.
Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru(Campbell et al., 2000).
Berikut adalah gambaran replikasi yang terjadi terhadap DNA : Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan model yang tepat untuk proses replikasi DNA.Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku bagi organisme prokariot maupun eukariot.Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintsis dalam siklus pembelahan sel (Campbell et al., 2000).
Struktur RNA
RNA merupakan rantai tungga polinukleotida.Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu : 5 karbon, basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U),gugus fosfat( Campbell et al., 2000).
Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida.RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA (Campbell et al., 2000).
Tipe RNA
RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal ) (Campbell et al., 2000).
RNAd
RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang (Campbell et al., 2000).
RNAr
RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein (Campbell et al., 2000).
RNAt
RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian baa pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd (Campbell et al., 2000).
E. Replikasi Virus dan Metabolisme Virus di Dalam Hospes
Reproduksi virus secera general terbagi menjadi 2 yaitu litik dan lisogenik proses-proses pada siklus litik: pertama, virus akan mengadakan adsorpsi atau attachment yang ditandai dengan menempelnya virus pada dinding sel,kemudian pada virus tertentu (bakteriofage), melakukan penetrasi yaitu dengan cara melubangi membran sel dengan menggunakan enzim, setelah itu virus akan memulai mereplikasi materi genetik dan selubung protein, kemudian virus akan memanfaatkan organel-organel sel, kemudian sel mengalami lisis (Waluyo, Lud. 2007).
Proses-proses pada siklus lisogenik: Reduksi dari siklus litik ke profage( dimana materi genetiak virus dan sel inang bergabung), bakteri mengalami pembelan binner, dan profage keluar dari kromosom bakteri.
siklus litik: • Waktu relatif singkat • Menonaktifkan bakteri • Berproduksi dengan bebas tanpa terikat pada kromosom bakteri
siklus lisogenik • Waktu relatif lama • Mengkominasi materi genetic bakteri dengn virus • Terikat pada kromosom bakteri (Waluyo, Lud. 2007).

Tahap-tahap secara lebih rinci multiplikasi pada virus menurut Waluyo 2007 adalah :
a. Adsorpsi, yaitu virus menempel pada dinding sel bakteri kemudian menempelkan sisi tempel atau reseptor site ke dinding sel bakteri.
b. Penetrasi, yaitu virus melubangi dinding sel bakteri dengan enzim.Molekul asam nukleat (ARN dan ADN) virus bergerak ke luar melalui pipa ekor dan masuk ke dalam sitoplasma sel melalui dinding sel yang terbuka. Pada virus telanjang, proses penyusupan ini terjadi dengan cara fagositosis virion (viropexis). Sedangkan pada virus berselubung dapat terjadi dengan cara fusi yang diikuti masuknya nukleokapsid ke sitoplasma.
c. Eklipase, DNA virus dalam bacteri akan mempengaruhi metabolisme bacteri kemudian dibentuklah DNA virus dan protein yang baru.
d. Pembentukan virus baru, komponen-komponen virus dalam sel bacteri dirakit kembali dan terbentuklah bacteriofage yang baru.
e. Pemecahan sel inang, bacteriofage-bateriofage yang baru melepaskan diri dari bakteri karena di dalam sel bateri terbentuk enzim lisoenzim yang mampu melarutkan ikatan kimia dinding sel bakteri. sehingga sel bakteri pecah dan munculah virus-virus baru (antara 200 - 300 ekor) yang siap menginfeksi bakteri yang lain (Waluyo, Lud. 2007).

F. Beberapa Obat Anti Viral
Terapi anti viral dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu :
Imunologycal Control : Dengan menggunakan vaksin atau anti serum sehingga tubuh kebal.
Chemo Therapy : Dengan menggunakan zat kimia untuk meganggu enzim virus tanpa harus menganggu metabolisme sel inang / hospes (Mycek,1995).

Klasifikasi penggolongan obatantvirus menurut Tan Hoan Tjay 2007 adalah :
1. Antinonretovirus : Antivirus untuk ,influenza, HBV dan HCV
2. Antiretrovirus : Nukleuside reverse transcriptase inhhibiror (NRTI), NNRTI (non neokleoside reverse transcriptase inhibitor), Protease inhibitor (PI), Viral entry inhibitor

Antinonretovirus
1. Anti Virus Untuk Herpes
Virus herpes dihubungkan dengan spectrum luas penyakit-penyakit, yaitu bisul dingin, essence valitis, dan infeksi genital, yang terakhir merupakan bahaya untuk bayi baru lahir selama persalinan. Obat-obat yang efektif terhadap virus ini bekerja selama fase akut infeksi virus dan tidak memberikan efek pada fase laten. Kecuali foskarnet, obat-obat tersebut adalah analokpurin atau pirimidin yang menghambat sintesis virus DNA. Contohnya : Asiklovir, Gansiklovir, Famsiklovir, Foskarnet, Trifluridin ( Tjay,2007 ).

2. Anti Virus Untuk Influenza
Pengobatan untuk infekksi antivirus pada saluran pernapasan termasuk influenza tipe A & B, virus sinsitial pernapasan (RSV). Contohnya : Amantadin dan Rimantadin untuk influenza tipe A, Inhibitor Neuraminidase ( Oseltamivir, Zanamivir ) bekerja pada influenza tipe A dan B. Ribavirin efektiv pada virus DNA atau RNA ( Tjay,2007 ).
3. Anti Virus Untuk HBV dan HCV
Beberapa contoh obat yang digunakan adalah Lamivudin, Adefovir, Entekavir, dan Interferon ( Tjay,2007 ).

Antiretrovirus
1. Nucleuside Reverse Tranciptase Inhibitor ( NRTI )
Reverse transkripstase (RT ) mengubah RNA virus menjadi DNA proviral sebelum bergabung dengan kromosom hospes. Karena antivirus golongan ini bekerja pada tahap awal replikasi HIV, obat obat golongan ini menghambat terjadinya infeksi akut sel yang rentan, tapi hanya sedikit berefek pada sel yang telah terinfeksi HIV. Untuk dapat bekerja, semua obat golongan NRTI harus mengalami fosforilasi oleh enzim sel hospes di sitoplasma. Yang termasuk komplikasi oleh obat obat ini adalah asidosilaktat dan hepatomegali berat dengan steatosis. Contohnya adalah : Zidovudin, Didanosin, Zalsitabin, Stavudi, Lamivudi, Emtrisitabin, dan Abakavir ( Tjay,2007 ).
2. Non Neokleoside Reverse Transcriptase Inhibitor ( NNRTI )
Merupakan kelas obat yang menghambat aktivitas enzim revers transcriptase dengan cara berikatan ditempat yang dekat dengan tempat aktif enzim dan menginduksi perubahan konformasi pada situs akif ini. Semuasenyawa NNRTI dimetabolisme oleh sitokrom P450 sehingga cendrung untuk berinteraksi dengan obat lain. Contohnya adalah : Nevirapin, Delaviridin, Efavirenz ( Tjay,2007 ).


3. Protease inhibitor (PI)
Semua PI bekerja dengan cara berikatan secara reversible dengan situs aktif HIV – protease.HIV-protease sangat penting untuk infektivitas virus dan penglepasan poliprotein virus. Hal ini menyebabkan terhambatnya penglepasan polipeptida prekusor virus oleh enzim protease sehingga dapat menghambat maturasi virus, maka sel akan menghasilkan partikel virus yang imatur dan tidak virulen. Contohnya : Sakuinavir, Ritonavir, Indinavir, Nelfinavir, Amprenavir, Atazanavir dan Lopinavir ( Tjay,2007 ).
4. Viral entry inhibitor
Enfuvirtid merupakan obat pertama yang masuk ke dalam golongan viral entry inhibitor. Obat ini bekarja dengan cara menghambat fusi virus ke sel. Selain enfuvitid ; bisiklam saat ini sedang berada dalam study klinis. Obat ini bekerrja dengan cara menghambat masukan HIV ke sel melalui reseptor CXCR ( Tjay,2007 ).

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., reece, J. B., Mitchell, L. G. 2000. Biologi. Editor Safitri, A., Simarmata, L., hardadi, H.W. Diterjemahkan oleh Penerbit Erlangga, Jakarta.
Josodiwondo, S. 1993. Mikrobiologi Kedokteran Bab 27. Jakarta : Staf Pengajar Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia
Michae J. Pelczar, Jr. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta : UI-Press
Mycek, Mary J. Ph.D. dkk. 1995. Ed. 2. Farmakologi Ulasan bergambar. Jakarta.
Nicklin,dkk.1999.Microbiology.Bios Scientific publishers.UK
Syahrurachman, Agus et al. 1994. Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran Edisi Revisi. Binarupa Aksara : Jakarta
Tjay, Tan Hoan, Drs, et all. 2007. Obat-obat Penting ed. 6.DEPKES RI. Jakarta.
Waluyo, Lud. 2007. Mikrobiologi Umum Edisi Revisi. UPT Penerbitan Universitas Muhammadyah Malang : Malang.

Unit Terkecil Pada Mahluk Hidup

Learning Objectiv

1. Mengetahui Tentang Sel dan Fungsinya

2. Mengetahui Struktur dan Fungsi Komponen dan Organela Sel

3. Mengetahui Perbedaan Eukariotik dan Prokariotik

Pembahasan

A. Definisi dan Fungsi Sel

Definisi Sel

Sel adalah unit terkecil, fungsional, struktural, hereditas, produksi, dan kehidupan yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu membran, sitoplasma, dan inti. Membran atau plasmalema menyelubingi sel dengan fungsi mengatur keluar mansuknya zat, menyampaikan atau menerima rangsang, dan strukturnya terdiri dari dua lapisan lipoprotein yang diantara molekul terdapat pori. (Yatim, 2000).

Fungsi Sel

Tumbuhan, hewan, manusia dan bakteri tersusun dari sel. Jadi sel adalah unit structural terkecil pada makhluk hidup. Sel tersusun dari air dan komponen kimia utama, misalnya: protein, karbohidrat, lemak dan asam nukleat. Sel tersebut tersusun atas dua lapis membran fosfolifid yang bersifat selektif permeable, sehingga hanya molekul tertentu saja dapat masuk dan keluar sel (Campbell,2002).

Sel mengandung sitoplasma (plasma didalam sel) dan nukleoplasma (plasma didalam inti sel). Sitoplasma ini berisi sitosol (cairan plasma) dan organel- organel (organ- organ sel), sedangkan nulkeoplasma berisi cairan inti sel, anak inti (nucleolus) dan kromosom yang mengandung DNA. DNA merupakan molekul pembawa informasi genetika yang pada saat tertentu terpaketkan menjadi kromosom (Campbell,2002 ).

B. Struktur dan Fungsi Organela dan Membran Sel

1. Nukleus

Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariotik (sebagian gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Nukleus berfungsi untuk mengontrol sintesis protein dalam sitoplasma dengan cara mengirim mesenjer molekuler yang berbentuk RNA. Nukleus memiliki selubung yang merupakan membran bilayer lipid ganda dan memiliki banyak pori di permukaannya. Pada setiap bibir pori, membran dalam dan luarnya menyatu yang dilapisi struktur protein kompleks yang disebut kompleks pori dan berguna mengatur keluar-masuknya makromolekul dan partikel besar tertentu. Sedangkan pada bagian selain pori terdapat lapisan yang disebut lamina nukleus. Pada nukleus yang tidak membelah kita dapat melihat nukleolus yang tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada kromatin. Nukleolus merupakan tempat mensintesis dan merakit komponen ribosom. Komponen tersebut akan keluar melalui pori dan bergabung membentuk ribosom (Campbell,2002 ).

2. Retikulum endoplasmik

Retikulum endoplasmik atau disingkat RE merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga RE ini meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. RE teridri dari jaringan tubula dan gelembung membran yang disebut sisterne. Membran pada RE tersebut membatasi ruang yang disebut ruang sisternal. RE dibagi dua :

· RE halus

RE halus merupakan bagian RE yang permukaannya tidak memiliki ribosom. RE halus berfungsi dalam proses metabolisme seperti.

1. Sintesis lipid

Penting untuk mensintesis fosfolipid dan steroid. Steroid yang dihasilkan merupakan hormon seks pada vertebrata dan hormon yang dihasilkan oleh kelenjar adrenal.

2. Metabolisme karbohidrat

Produk pertama hidrolisis glikogen yang dilakukan di sel hati adalah glukosa fosfat yang tidak dapat keluar dari sel untuk masuk ke darah. Enzim pada membran RE halus sel hati dapat membuang fosfat dari glukosa.

3. Menawarkan obat dan racun

Pada sel hati, proses penawaran racun dengan cara menambahkan gugus hidroksil ke dalam obat sehingga obat tersebut lebih mudah larut dan mudah di keluarkan dari tubuh.

Fungsi lainnya ialah RE halus terspesialisasi, contohnya pada sel otot dimana membran RE halus memompa ion kalsium ke ruang sisternal. Dan ketika ada rangsangan maka kalsium akan kembali keluar dan memicu kontraksi (Campbell,2002 ).

· RE kasar

RE kasar merupakan bagian RE yang permukaannya memiliki ribosom. RE kasar sendiri memiliki beberapa fungsi:

1. Sintesis protein sekretoris

Protein yang dibentuk sebagian besar berupa glikoprotein. Protein sekretoris keluar dari RE dengan dibungkus oleh membran vesikula. Vesikula ini yang nantinya akan berpindah dari bagian sel satu ke bagian sel lain yang disebut vesikula transpor.

2. Produksi membran

RE kasar merupakan pabrik membran yang tumbuh di tempatnya dengan menambahkan protein dan fospolipid (Campbell,2002 ).

3. Aparatus golgi

Aparatus golgi ini berfungsi sebagai tempat modifikasi, menyortir, dan mengirimkan produk. Golgi terdiri dari kantung membran yang pipih (sisterne) yang tampak seperti roti jala. Golgi mempunyai dua kutub yang disebut muka cis yang biasanya terletak dekat RE dan muka trans yang menghasilkan vesikula transpor berisi produk. Vesikula transpor nantinya akan berfusi dengan membran plasma (Campbell,2002 ).

Produk-produk yang ditujukan ke bagian intrasel di bungkus dalam vesikula berselubung (coated vesicles), sedangkan yang disekresikan dibungkus dalam vesikula sekretorik. Vesikula berselubung merupakan pelebaran dan terlepas membentuk kumpulan vesikula kecil di sekitar golgi (Sherwood,2001).

4. Lisosom

Lisosom merupakan kantung terikat membran dari ensim hidrolitik yang digunakan oleh sel untuk mencerna makromolekul. Lisosom memiliki enzim yang dapat menghidrolisis protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Enzim hidrolitik dan membran lisosom dibuat oleh RE kasar dan kemudian ditransfer ke aparatus golgi kemudian menjadi produk dari golgi. Lisosom berfungsi untuk :

1. Pencernaan intraseluler dengan cara bergabung dengan vakuola makanan yang masuk dengan proses fagositosis (menelan organisme dan partikel makanan yang lebih kecil)

2. Mendaur ulang materi organik selnya sendiri yang disebut sebagai autofagi

3. Perusakan sel. Perusakan sel yang terprogram sangat penting dalam perkembangan organisme, contohnya berudu yang berubah menjadi katak ( Campbell,2002).

5. Mitokondria

Mitokondria (tunggalnya mitokondrion) merupakan tempat respirasi seluler, proses katabolik yang menghasilkan ATP dengan mengekstraksi energi dari gula, lemak, dan bahan bakar lain dengan bantuan oksigen. Mitokondrion dilapisi oleh dua membran bilayer fosfolipid. Membran luarnya halus sedangkan membran dalamnya berlekuk-lekuk dan disebut krista. Membran dalam memisahkan dua ruang yaitu ruang intermembran (ruang sempit antar membran), dan ruang matriks mitokondria (ruang di lingkup membran dalam). ( Campbell,2002).

6. Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein. Ribosom berdasarkan lokasi dibagi menjadi dua, yaitu ribosom bebas yang berada di dalam sitosol dan ribosom terikat yang terletak pada bagian luar membran RE. Ribosom bebas sebagian besar menghasilkan protein yang berfungsi di dalam sitosol. Sedangkan ribosom terikat umumnya menghasilkan protein yang akan dimasukkan ke dalam membran untuk pembungkusan oranel tertentu seperti lisosom atau untuk dikirim ke luar ( Prawirohartono,2005).

7. Membran Sel

Struktur membran

Membran plasma sering disebut sebagai batas kehidupan karena membatasi sel. Bahan penyusun utama membran adalah lipid dan protein. Membran sel merupakan lapisan ganda (bilayer) yang terdiri dari lipid dan protein. Model yang digunakan untuk penyusunan molekul-molekul membran sel adalah model mosaik fluida. Pada model ini protein membran terdispersi dan secara individual disisipkan ke dalam bilayer fosfolipid dan hanya daerah-daerah hidrofiliknya yang menonjol cukup jauh dari bilayernya yang dipaparkan ke air. Membran merupakan mosaik molekul protein yang terapung pada bilayer fluida yang terdiri dari fosfolipid-fosfolipid sehingga diistilahkan dengan model mosaik fluida ( O’Day, D. 2006).

Terdapat dua populasi utama protein membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar yang biasanya bergulung menjadi heliks-α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membrane. Protein peripheral tidak tertanam dalam lipid bilayer. Protein ini terikat secara longgar pada permukaan membrane atau pada bagian protein integral yang terpapar ( O’Day, D. 2006).

Karbohidrat pada membran

Pengenalan sel dilakukan dengan cara memberi kunci pada molekul permukaan. Molekul tersebut seringkali berupa karbohidrat pada membrane plasma. Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida secara kovalen terikat dengan lipid dan membentuk glikolipid. Sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein dan disebut glikoprotein(Campbell et al., 2000).

Membran sel menjaga komponen-komponen sel tetap terisolasi dari lingkungan luar. Membran sel juga berfungsi sebagai media komunikasi antara sel dengan lingkungan. Membran biologi membatasi organel-organel. Di dalam sel, endoplasmic reticulum, golgi, lysosomes, vesicles dan vakuola dikelilingi oleh membrane biologi tunggal. Mitokondria dan nukleus dikelilingi oleh dua lapis membrane. Membrane sel terlibat dalam pengaturan aliran material ke dalam dan keluar sel dan memediasi komunikasi interselular, adhesi dan fungsi-fungsi lain (Campbell et al., 2000).

Membran sel bersifat permeable terhadap ion dan molekul polar spesifik. Substansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan cara melewati protein transport yang melintangi membrane. Beberapa fungsi protein membrane adalah (Campbell et al., 2000):

1. Protein yang membentang membrane memberikan suatu saluran hidofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentu. Hidrolisis ATP dilakukan oleh beberapa protein transport untuk memompa bahan melintasi membrane secara aktif.
2. Protein yang berada di dalam membrane mungkin berupa enzim dengan sisi aktifnya yang dipaparkan ke zat-zat pada larutan sebelahnya.
3. Protein membran mungkin memiliki tempat pengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk-bentuk mesenjer kimiawi, seperti hormone. Sinyal dapat menyebabkan perubahan konformasi protein yang menyalurkan pesan ke bagian dalam sel.
4. Protein membran dari sel-sel bersebelahan mungkin dikaitkan bersama-sama dalam berbagai bentuk junction.
5. Beberapa glikoprotein berfungsi sebagai label identifikasi yang secara khusus dikenali oleh sel lain.

Mikrofilamen atau elemen lain sitoskeleton mungkin terikat ke protein membran. Hal ini merupakan suatu fungsi yang membantu memperahankan bentuk sel dan menetapkan lokasi protein membrane tertentu. Protein yang mendekat ke matriks ekstraseluler dapat mengkoordinasikan perubahan ekstraseluler dan intraseluler(Campbell et al., 2000).

Difusi merupakan suatu peristiwa akibat gerak termal. Gerak termal adalah energi kinetic intrinsic yang dimiliki molekul. Pada difusi dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Setiap substansi akan berdifusi menuruni gradient konsentrasinya. Peristiwa difusi desebut transport pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mengarahkan difusi (Campbell et al., 2000).

Larutan hipertonik adalah larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi. Sedangkan larutan dengan zat terlarut lebih rendah disebut hipotonik. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut isotonik. Difusi air melintasi membran permeable selektif merupakan suatu peristiwa osmosis. Air berdifusi melewati membran dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik (Campbell et al., 2000).

Sebagian protein transport dapat memindahkan zat terlarut melawan gradient konsentrasinya melintasi membrane plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Proses ini memerlukan energy dan disebut transport aktif.Kerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energy untuk sebagian besar transport aktif. ATP mentransfer gugus fosfat terminalnya langsung ke protein transport. Hal ini menyebabkan protein mengubah konformasinya agar bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membrane (Campbell et al., 2000).

8. Sitoplasma

Sitoplasma adalah protoplasma yang mengisi ruangan diantara selaput plasma dengan inti sel.Sitosol tersusun atas : 90% air, didalamnya terlarut zat organik, ion ion, gas, garam, asam lemak, asam amino, gula, nukleotida, vitamin, protein, dan ARN membentuk koloid. Koloid sitosol senantiasa bergerak secara acak (gerak brown). Koloid ini dapat berubah dari fase sol (cair) ke fase gel (gelatin/padat) tergantung koloid yang terlarut ( O’Day, D. 2006).

Fungsi Sitoplasma : Tempat penyimpanan senyawa kimia yang penting dalam proses metabolisme (seperti enzim, ion ion, gula, lemak, protein). Tempat berlangsungnya reaksi reaksi kimia/ metabolisme seperti, glikolisis, sintesis lemak, sintesis protein, dan sebagainya. Sifat fisik matrik sitoplasma/ sitosol ( O’Day, D. 2006) :

1. Efek tyndal : dapat memantulkan cahaya

2. Gerak brown : gerakan acak atau zig zag partikelpenyusun koloid

3. Siklosis : gerakan melingkar partikel dalam koloid

4. Memiliki tegangan permukaan

5. Rotasi : gerakan mengelilingi vakuola besar

6. Elektroforesis : dapat menghantarkan arus listrik

7. Irritabilitas : dapat mengenali/menerima rangsangan

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous.2008.http://www.ee.bilkent.edu.tr/~ider/COURSES/EEE481&581/EEE481&581_Fall_2007/PICTURES/cell-membrane.gif. Anviable : 26 Agustus 2009

Campbell, N.A., reece, J. B., Mitchell, L. G. 2000. Biologi. Editor Safitri, A., Simarmata, L., hardadi, H.W. Diterjemahkan oleh Penerbit Erlangga, Jakarta.

Diah Aryulina, Dkk.1999. Biologi 1. Jakarta : Esis

O’Day, D. 2006. The cell membrane. University of Toronto, Mississauga.

Prawirohartono, S. 2005. Biologi. Erlangga, Jakarta

Yatim, W. 2000. Embriologi. Semarang : CV. Tarsito.