BIOLOGI DASAR Copyright© PT Penamudamedia, 2024 Penulis: Dr. Syifa Saputra, S.Pd., M.Pd., Inawati, S.Si., Retno Aryani, S.Si., M.Si., Ni Putu Yuni Astriani Dewi, S.Si., M.Si., Dr. Hetty Manurung, S.Si., M.Si., Rudy Agung Nugroho, S.Si., M.Si., Ph.D., Ir. Duta Setiawan, S.Pt., M.Si., IPM., ASEAN Eng., Nur Huda Amrulloh, S.Pd., Faridah Tsuraya, M.Si., Indah Tri Lestari, S.Si., M.Si. Editor: Susi Indriani, S.Si., M.Si ISBN: 978-623-88884-9-8 Desain Sampul: Tim PT Penamuda Media Tata Letak: Enbookdesign Diterbitkan Oleh PT Penamuda Media Casa Sidoarium RT 03 Ngentak, Sidoarium Dodeam Sleman Yogyakarta HP/Whatsapp : +6285700592256 Email : [email protected] Web : www.penamuda.com Instagram : @penamudamedia Cetakan Pertama, Januari 2024 x+ 162, 15x23 cm Hak cipta dilindungi oleh undang-undang Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku tanpa izin Penerbit
v Kata Pengantar iologi dasar adalah cabang ilmu biologi yang memberikan pemahaman dasar tentang kehidupan di Bumi. Dalam pembelajaran biologi dasar, kita akan menjelajahi berbagai konsep dan prinsip yang mendasari kehidupan, mulai dari struktur dan fungsi sel, hingga interaksi organisme dalam ekosistem. Dalam mempelajari biologi dasar, kita akan memahami bagaimana organisme hidup berevolusi, bagaimana warisan genetik mempengaruhi sifat dan karakteristik organisme, serta bagaimana organisme berkembang dari tahap awal hingga dewasa. Selain itu, biologi dasar juga melibatkan pemahaman tentang hubungan organisme dengan lingkungannya. Kita akan mempelajari ekologi dan interaksi antara organisme dengan komponen biotik dan abiotik dalam ekosistem. Dengan pemahaman biologi dasar, kita dapat memahami mekanisme dasar kehidupan, seperti metabolisme, reproduksi, pertumbuhan, serta respon organisme terhadap rangsangan dan perubahan lingkungan. Melalui buku ini, kami bertujuan untuk memberikan pemahaman yang komprehensif dan jelas tentang biologi dasar. Kami akan menjelaskan konsep-konsep penting, memperkenalkan istilahB
vi istilah yang relevan, dan memberikan contoh-contoh yang membantu memperkuat pemahaman. Semoga buku ini menjadi sumber pengetahuan yang bermanfaat bagi para pembaca, baik itu mahasiswa, pengajar, atau siapa pun yang tertarik untuk memahami dasar-dasar kehidupan dan keajaiban alam yang mengelilingi kita.
vii Daftar Isi KATA PENGANTAR ....................................................... v DAFTAR ISI ................................................................ vii BAB 1 - MANUSIA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM ........ 1 A. Sejarah dan perkembangan ilmu pengetahuan alam3 B. Peran manusia dalam penemuan dan penerapan ilmu pengetahuan alam.........................................5 C. Pemanfaatan sumber daya alam dan dampaknya bagi manusia ........................................................7 D. Peran ilmu pengetahuan alam dalam meningkatkan kesejahteraan manusia..........................................9 E. Konflik antara kemajuan ilmu pengetahuan alam dan konservasi alam............................................ 11 F. Mendorong kesadaran akan tanggung jawab manusia terhadap alam ....................................... 13 BAB 2 - KONSEP DASAR SEL ......................................... 17 A. Teori Sel ............................................................ 18 B. Struktur dan Fungsi bagian-bagian Sel.................. 20 BAB 3 - STRUKTUR DAN FUNGSI ORGANEL DALAM SEL 25 A. Membran plasma................................................ 26 B. Nukleus (inti)...................................................... 28
viii C. Ribosom.............................................................29 D. Retikulum endoplasma (RE).................................30 E. Aparatus Golgi ....................................................31 F. Lisosom..............................................................33 G. Vakuola..............................................................34 H. Mitokondria........................................................35 I. Kloroplas............................................................37 J. Peroksisom.........................................................38 K. Sitoskeleton........................................................39 BAB 4 - KOMPONEN PENYUSUNAN SEL TUMBUHAN ..... 43 A. Protoplasma .......................................................45 B. Vakuola..............................................................50 C. Zat Ergastik.........................................................50 D. Amilum..............................................................51 E. Aleuron..............................................................52 BAB 5 - FOTOSINTESIS ................................................. 53 A. Kloroplas............................................................55 B. Reaksi Terang Fotosintesis...................................59 C. Aliran/transfer elektron non-siklik .......................60 D. Aliran/transfer elektron siklik ..............................62 E. Siklus Calvin .......................................................63 F. Fase Fiksasi Karbon (Karboksilasi) .......................64 G. Tahap Reduksi ....................................................65 H. Tahap regenerasi ................................................67
ix BAB 6 - STRUKTUR DAN FUNGSI JARINGAN HEWAN ...... 69 A. Jaringan epitelium .............................................. 71 B. Jaringan ikat....................................................... 73 C. Jaringan otot....................................................... 77 D. Jaringan saraf..................................................... 80 BAB 7 - EKOSISTEM DAN KEANEKARAGAMAN MAKHLUK HIDUP ................................................................... 83 A. Konsep Ekosistem............................................... 84 B. Struktur Dan Fungsi Ekosistem ............................ 87 C. Produsen, Konsumen Dan Dekomposer................ 88 D. Fungsi dan Manfaat Ekosistem............................. 89 E. Keanekaragaman Makhluk Hidup ........................ 92 BAB 8 - METABOLISME TUBUH .................................... 99 A. Gambaran Umum Metabolisme ......................... 100 B. Aktivitas Enzim................................................. 102 C. Metabolisme (Katabolisme dan Anabolisme)....... 105 BAB 9 - KONSEP DASAR BIOTEKNOLOGI ...................... 115 A. Pengertian Bioteknologi .................................... 117 B. Sejarah Bioteknologi ......................................... 118 C. Bioteknologi Mikroba........................................ 126 D. Bioteknologi Tanaman ...................................... 130 E. Bioteknologi Hewan.......................................... 136
x BAB 10 - MUTASI GENETIKA ....................................... 143 A. Sejarah Mutasi Genetika .................................... 144 B. Pengertian Mutasi ............................................. 145 C. Kecepatan Mutasi.............................................. 145 D. Klasifikasi Mutasi.............................................. 146 E. Mutasi Titik ...................................................... 149 F. Mutasi kromosom ............................................. 150 G. Penyebab Mutasi............................................... 153 H. Dampak Negatif Mutasi ..................................... 155 I. Dampak Positif Mutasi....................................... 158 BAB 11 - KONSEP DASAR GENETIKA ............................ 161 A. Pengertian Genetika .......................................... 162 B. Kromosom........................................................ 163 C. Karyotip ........................................................... 176 D. Penentuan Jenis Kelamin ................................... 180 E. Latihan Peluang Jenis Kelamin ........................... 181 DAFTAR PUSTAKA ..................................................... 183 TENTANG PENULIS .................................................... 195
1 1
2 dan ilmu pengetahuan alam memiliki hubungan yang erat dan saling memengaruhi satu sama lain. Sejak zaman kuno, manusia telah berusaha memahami alam dan fenomena di sekitarnya. Ilmu pengetahuan alam mencakup studi tentang alam semesta, planet, bumi, makhluk hidup, dan segala hal yang ada di dalamnya (Wilujeng, 2014). Sementara itu, manusia sebagai bagian dari alam memiliki keinginan alami untuk menjelajahi, memahami, dan menggunakan sumber daya alam untuk kebutuhan hidup (Suaedi, 2016). Ketika manusia mulai memahami hukum-hukum alam, seperti gravitasi, gerakan planet, proses kimia, dan biologi, manusia mampu mengembangkan teknologi dan aplikasi praktis yang mengubah cara dan pandangan hidup. Perkembangan ilmu pengetahuan alam telah membantu manusia dalam banyak hal, seperti pembangunan infrastruktur, perbaikan kesehatan, pertanian yang lebih efisien, pengembangan energi terbarukan, dan banyak lagi. Namun, dalam hubungan manusia dan ilmu pengetahuan alam, terdapat tantangan serius terkait dengan dampak negatif dari aktivitas manusia terhadap lingkungan. Pemanasan global, kerusakan lingkungan, kehilangan keanekaragaman hayati, dan polusi adalah contoh dampak negatif dari aktivitas manusia yang tidak terkendali (Amri, 2011). Kini, penting bagi manusia untuk berkolaborasi dengan ilmu pengetahuan alam dalam mengatasi tantangan lingkungan. Melalui pendidikan, penelitian, inovasi teknologi, kebijakan lingkungan, dan kesadaran akan pentingnya menjaga keseimbangan alam, manusia dapat mengurangi dampak buruknya dan mencari solusi untuk menjaga keberlangsungan hidup di planet ini (Effendi, Salsabila and Malik, 2018). Secara keseluruhan,
3 hubungan antara manusia dan ilmu pengetahuan alam adalah tentang bagaimana manusia menggunakan pengetahuan yang diperoleh untuk hidup secara berkelanjutan, menghormati alam, dan mempertahankan keindahan serta keberagaman yang ada di sekitar kita (Asiyah et al., 2015). Sejarah dan perkembangan ilmu pengetahuan alam telah mengalami perkembangan yang panjang seiring dengan perjalanan panjang peradaban manusia (Karin, 2014). Berikut ini dijelaskan gambaran umum tentang sejarah dan perkembangan ilmu pengetahuan alam: 1. Zaman Kuno: Zaman kuno melihat pengamatan awal manusia terhadap alam semesta dan fenomena alam. Sains alamiah di masa ini terkait dengan pemahaman awal mengenai astronomi, matematika, dan pengamatan tentang tanaman dan hewan. 2. Zaman Klasik: Periode Yunani kuno menandai awal munculnya pemikiran ilmiah. Tokoh-tokoh seperti Aristoteles dan Ptolemaeus memberikan kontribusi besar dalam pengembangan ilmu pengetahuan alam. Konsep-konsep seperti elemen alam, astronomi geosentris, dan metodologi ilmiah mulai terbentuk. 3. Zaman Pertengahan: Ilmu pengetahuan alam di masa ini sangat dipengaruhi oleh pemikiran agama dan filsafat. Meski-pun
4 ada upaya dalam mempertahankan dan meneruskan pengetahuan klasik, namun perkembangan ilmu pengetahuan alam terhambat. 4. Zaman Renaissance: Periode ini ditandai dengan kebangkitan minat dalam ilmu pengetahuan alam, penemuan baru, dan eksperimen. Tokoh-tokoh seperti Galileo Galilei, Nicolaus Copernicus, dan Isaac Newton membawa perubahan besar dalam astronomi, fisika, dan matematika. 5. Zaman Modern: Revolusi Ilmiah pada abad ke-17 dan ke-18 melihat perkembangan pesat dalam ilmu pengetahuan alam, termasuk ilmu kimia, biologi, dan fisika. Temuantemuan besar seperti teori evolusi oleh Charles Darwin, teori relativitas oleh Albert Einstein, dan pemahaman tentang genetika mengubah pandangan dunia tentang alam semesta dan kehidupan. 6. Era Kontemporer: Abad ke-20 dan seterusnya mengalami kemajuan besar dalam teknologi dan penemuan ilmiah, seperti revolusi komputer, eksplorasi luar angkasa, dan genetika modern. Perkembangan dalam ilmu pengetahuan alam telah memengaruhi hampir setiap aspek kehidupan manusia, mulai dari pengobatan hingga teknologi informasi.
5 Selama berabad-abad, pengetahuan manusia tentang alam semesta dan fenomena alam terus berkembang. Melalui eksperimen, pengamatan, teori, dan penemuan, ilmu pengetahuan alam telah menjadi dasar bagi kemajuan teknologi dan perkembangan peradaban manusia (Wahana, 2016). Semua itu terus menjadi fokus bagi para ilmuwan dan peneliti di seluruh dunia untuk terus memahami alam semesta dan memecahkan misteri-misterinya. Peran manusia dalam penemuan dan penerapan ilmu pengetahuan alam sangat penting dalam perkembangan peradaban manusia. Sejak awal sejarah, manusia telah berusaha memahami alam dan menerapkan pengetahuan yang mereka peroleh untuk memenuhi kebutuhan hidup mereka (Wahana, 2016). Beberapa peran utama manusia dalam penemuan dan penerapan ilmu pengetahuan alam termasuk: 1. Penelitian dan Eksperimen: Manusia terus melakukan penelitian dan eksperimen untuk memahami prinsipprinsip dasar di balik fenomena alam. Dengan melakukan pengamatan, menguji hipotesis, dan mencoba eksperimen, manusia telah membuat banyak penemuan penting dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan alam. 2. Pengembangan Teknologi: Manusia menggunakan pengetahuan ilmiah untuk mengembangkan teknologi yang memudahkan kehidupan sehari-hari. Dari
6 penemuan roda hingga teknologi modern seperti komputer, telekomunikasi, dan perangkat medis, manusia terus mengembangkan inovasi berdasarkan pemahaman ilmiah. 3. Penerapan dalam Kesehatan: Ilmu pengetahuan alam digunakan dalam bidang kesehatan untuk menemukan obat-obatan baru, prosedur medis, dan teknologi kesehatan. Hal ini termasuk pengembangan vaksin, penemuan antibiotik, dan peralatan medis yang membantu mendiangi penyakit dan meningkatkan kualitas hidup. 4. Perlindungan Lingkungan: Manusia juga memainkan peran penting dalam memahami dampak aktivitas mereka terhadap lingkungan. Ilmu pengetahuan alam membantu dalam pengembangan teknologi ramah lingkungan, praktik pertanian berkelanjutan, dan upaya konservasi untuk melindungi sumber daya alam. 5. Eksplorasi dan Penemuan Baru: Manusia terus melakukan eksplorasi alam semesta untuk memahami asal-usulnya dan menemukan hal-hal baru. Melalui penemuan teleskop hingga misi luar angkasa, kita telah memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang planet lain, bintang, dan galaksi. 6. Edukasi dan Penyebaran Pengetahuan: Pentingnya membagikan pengetahuan ilmiah kepada masyarakat untuk meningkatkan pemahaman umum tentang ilmu pengetahuan alam. Dengan memberikan pendidikan
7 yang baik tentang konsep-konsep ilmiah, masyarakat dapat terlibat dalam inovasi dan penemuan baru. Peran manusia dalam penemuan dan penerapan ilmu pengetahuan alam sangatlah luas. Dengan terus menerus melakukan penelitian, eksperimen, dan aplikasi praktis dari pengetahuan tersebut, manusia dapat terus mengembangkan pemahaman tentang alam semesta, memecahkan masalah, dan meningkatkan kualitas hidup secara keseluruhan (Asiyah et al., 2015). Pemanfaatan sumber daya alam oleh manusia memiliki dampak yang signifikan, baik secara positif maupun negatif. Sumber daya alam mencakup segala sesuatu yang berasal dari alam dan digunakan manusia untuk memenuhi kebutuhan mereka (Priyono, 2010). Berikut adalah beberapa pemanfaatan sumber daya alam dan dampaknya bagi manusia: 1. Energi: Manusia menggunakan sumber daya alam seperti minyak bumi, gas alam, batu bara, dan energi terbarukan seperti matahari, angin, air, dan geotermal untuk memenuhi kebutuhan energi. Pemanfaatan ini memungkinkan manusia untuk menggerakkan industri, transportasi, dan kebutuhan sehari-hari. Namun, penggunaan bahan bakar fosil juga berkontribusi pada polusi udara dan perubahan iklim. 2. Air: Air adalah sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Pemanfaatan air untuk
8 pertanian, industri, kebutuhan rumah tangga, dan energi hidroelektrik penting untuk keberlanjutan hidup manusia. Namun, eksploitasi berlebihan terhadap sumber daya air dapat menyebabkan kelangkaan air dan konflik terkait distribusi dan akses terhadap air bersih. 3. Hutan dan Sumber Daya Hayati: Pemanfaatan hutan untuk kayu, bahan bakar, bahan bangunan, serta kegiatan pertanian dan pemukiman manusia dapat mengakibatkan deforestasi yang merusak habitat satwa liar, mengurangi keanekaragaman hayati, dan memengaruhi siklus ekologi. Perlindungan hutan dan keberlanjutan penggunaan sumber daya hayati menjadi penting untuk menjaga keseimbangan lingkungan. 4. Pertanian dan Tanah: Sumber daya alam seperti tanah dan hasil alam digunakan dalam kegiatan pertanian untuk memproduksi makanan bagi populasi manusia. Namun, penggunaan pestisida, penggembalaan berlebihan, dan pola pertanian yang tidak berkelanjutan dapat merusak kesuburan tanah dan menyebabkan erosi tanah. 5. Pertambangan: Pemanfaatan sumber daya alam seperti logam, mineral, dan batuan untuk keperluan industri dan pembangunan berkontribusi pada kemajuan teknologi dan ekonomi. Namun, aktivitas pertambangan juga dapat menyebabkan kerusakan lingkungan, pencemaran tanah dan air, serta mengganggu kehidupan lokal dan budaya masyarakat adat.
9 Dampak dari pemanfaatan sumber daya alam sangat bervariasi, dan seringkali terdapat konflik antara kebutuhan manusia untuk memanfaatkan sumber daya alam dan perlindungan lingkungan serta keberlanjutan (Anonim, 2023). Penting bagi manusia untuk mengambil langkahlangkah yang bertanggung jawab dalam pemanfaatan sumber daya alam dengan memprioritaskan keberlanjutan, konservasi, dan pengelolaan yang bijaksana untuk meminimalkan dampak negatif bagi lingkungan dan generasi mendatang. Ilmu pengetahuan alam memiliki peran yang sangat penting dalam meningkatkan kesejahteraan manusia dalam banyak cara. Berikut adalah beberapa peran utama ilmu pengetahuan alam dalam meningkatkan kesejahteraan manusia: 1. Peningkatan Kesehatan: Ilmu pengetahuan alam telah berkontribusi besar dalam bidang kesehatan manusia. Penemuan obat-obatan, vaksin, prosedur medis inovatif, teknologi diagnostik, dan perawatan yang lebih baik berdasarkan pengetahuan ilmiah telah membantu mengatasi penyakit, memperpanjang umur harapan hidup, dan meningkatkan kualitas hidup manusia secara keseluruhan. 2. Keamanan Pangan: Ilmu pengetahuan alam memainkan peran kunci dalam produksi pangan yang lebih efisien dan aman. Melalui penelitian di bidang pertanian dan
10 bioteknologi, ilmuwan telah mengembangkan varietas tanaman yang lebih tahan penyakit, teknik pertanian yang lebih berkelanjutan, serta pengolahan makanan yang lebih aman dan bergizi. 3. Pengembangan Teknologi: Inovasi dalam ilmu pengetahuan alam telah menciptakan teknologi yang mengubah cara manusia berkomunikasi, bekerja, belajar, dan menjalani kehidupan sehari-hari. Mulai dari revolusi industri hingga teknologi digital modern, ilmu pengetahuan alam telah menciptakan banyak kemajuan yang memungkinkan kehidupan yang lebih nyaman dan efisien. 4. Konservasi Sumber Daya Alam: Pengetahuan ilmiah membantu manusia dalam memahami pentingnya menjaga lingkungan dan sumber daya alam. Melalui pemahaman tentang efek aktivitas manusia terhadap lingkungan, ilmu pengetahuan alam memberikan panduan untuk praktik-praktik yang lebih berkelanjutan dalam menggunakan sumber daya alam dan melindungi keanekaragaman hayati. 5. Pengembangan Energi Terbarukan: Dengan pemahaman yang lebih baik tentang energi dan sumber daya alam, ilmu pengetahuan telah mendorong pengembangan energi terbarukan seperti tenaga surya, angin, air, dan geotermal. Hal ini membantu dalam mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang terbatas dan mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan.
11 6. Eksplorasi dan Penemuan Baru: Ilmu pengetahuan alam memperluas pengetahuan kita tentang alam semesta dan memicu eksplorasi ruang angkasa serta penemuanpenemuan baru. Pengetahuan ini tidak hanya memperkaya pemahaman manusia tentang alam semesta tetapi juga membawa kemungkinan penemuan teknologi dan sumber daya baru di luar Bumi. Dengan terus mengembangkan pengetahuan dan terapannya, ilmu pengetahuan alam memberikan landasan yang kuat bagi peningkatan kesejahteraan manusia di berbagai bidang kehidupan. Kolaborasi antara ilmuwan, pemerintah, dan masyarakat umum dalam menerapkan pengetahuan ilmiah secara bijaksana menjadi kunci untuk mencapai kemajuan yang berkelanjutan dan meningkatkan kualitas hidup manusia di seluruh dunia. Konflik antara kemajuan ilmu pengetahuan alam dan konservasi alam merupakan isu kompleks yang melibatkan pertimbangan etika, lingkungan, dan kebutuhan manusia. Meskipun ilmu pengetahuan alam telah memberikan manfaat besar dalam kemajuan teknologi, kesehatan, dan kehidupan manusia, kadang-kadang ada dampak negatif terhadap lingkungan alam. Beberapa konflik utama antara kemajuan ilmu pengetahuan alam dan konservasi alam antara lain: 1. Pemanfaatan Sumber Daya Alam yang Berlebihan: Kemajuan teknologi sering kali memungkinkan manusia
12 untuk mengeksploitasi sumber daya alam secara berlebihan. Eksploitasi ini dapat menyebabkan deforestasi, penangkapan ikan berlebihan, dan penambangan yang tidak berkelanjutan, yang semuanya dapat merusak ekosistem alami. 2. Pencemaran Lingkungan: Beberapa penemuan ilmiah, seperti penggunaan bahan kimia dalam industri atau pertanian, dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Pencemaran udara, air, dan tanah dapat mengganggu keberlangsungan ekosistem alami dan keseimbangan lingkungan. 3. Perubahan Iklim: Meskipun ilmu pengetahuan telah membawa kemajuan besar dalam teknologi dan energi, penggunaan bahan bakar fosil yang berlebihan telah menjadi penyebab utama perubahan iklim global. Konflik terjadi antara kebutuhan akan energi dan industri dengan dampaknya pada lingkungan alam. 4. Habitat dan Keanekaragaman Hayati: Pembangunan infrastruktur, perluasan kota, dan eksploitasi sumber daya alam sering kali mengancam habitat alami dan keanekaragaman hayati. Penciptaan lahan pertanian baru atau pembangunan permukiman manusia sering kali menyebabkan hilangnya habitat alami bagi spesiesspesies tertentu. 5. Konservasi vs. Pengembangan Ekonomi: Kadang-kadang, upaya konservasi alam dan perlindungan lingkungan bertentangan dengan agenda pembangunan ekonomi. Proyek-proyek pembangunan besar seperti bendungan,
13 jalan tol, atau industri dapat bertentangan dengan upaya konservasi alam dan keberlanjutan lingkungan. Menemukan keseimbangan antara kemajuan ilmu pengetahuan alam dan konservasi alam adalah kunci dalam mengatasi konflik. Perlu adanya pendekatan yang berkelanjutan dalam pengembangan teknologi yang menghormati lingkungan, pemanfaatan sumber daya alam yang bijaksana, dan kebijakan yang mendukung konservasi alam. Kolaborasi antara ilmuwan, pemerintah, lembaga nonpemerintah, dan masyarakat umum diperlukan untuk menciptakan solusi yang seimbang demi menjaga lingkungan alam sambil tetap memajukan kehidupan manusia. Mendorong kesadaran akan tanggung jawab manusia terhadap alam adalah langkah penting dalam menjaga keberlanjutan lingkungan dan keseimbangan ekosistem. Berikut adalah beberapa cara untuk meningkatkan kesadaran akan tanggung jawab manusia terhadap alam: 1. Pendidikan dan Kampanye Penyuluhan: Membangun kesadaran dimulai dari pendidikan. Program pendidikan yang mengintegrasikan pengetahuan tentang lingkungan sejak dini dapat membantu anak-anak dan masyarakat untuk memahami pentingnya menjaga alam. 2. Informasi dan Kampanye Publik: Media massa, kampanye informasi, dan sosial media dapat digunakan untuk menyebarkan informasi tentang pentingnya
14 menjaga lingkungan dan dampak dari perilaku manusia terhadap alam. 3. Kolaborasi Antar Lembaga: Kerjasama antara pemerintah, organisasi non-pemerintah, lembaga pendidikan, dan sektor swasta dapat memperkuat upaya untuk meningkatkan kesadaran dan mengambil tindakan nyata dalam perlindungan lingkungan. 4. Mengedepankan Prinsip Konservasi: Memperkenalkan konsep konservasi alam dalam pengelolaan sumber daya alam dan pembangunan dapat membantu masyarakat untuk memahami pentingnya menjaga keanekaragaman hayati dan keseimbangan ekosistem. 5. Menyediakan Alternatif Ramah Lingkungan: Memperkenalkan dan mempromosikan teknologi serta produk yang ramah lingkungan dapat mendorong masyarakat untuk mengubah perilaku mereka menuju gaya hidup yang lebih berkelanjutan. a. **Keterlibatan Masyarakat: **Melibatkan masyarakat dalam kegiatan-kegiatan konservasi, penghijauan lingkungan, dan kegiatan sosial lainnya yang membangun kesadaran akan tanggung jawab manusia terhadap alam. b. **Penerapan Kebijakan Lingkungan: **Pemerintah dapat mengambil peran penting dengan mengimplementasi-kan kebijakan yang mendukung pelestarian lingkungan, seperti pengelolaan sumber daya alam yang berkelanjutan dan pembatasan aktivitas yang merusak lingkungan.
15 6. Penghargaan terhadap Upaya Konservasi: Mengakui dan memberikan apresiasi terhadap individu, organisasi, atau komunitas yang berperan aktif dalam menjaga lingkungan dapat menjadi insentif bagi orang lain untuk mengambil tindakan serupa. Mendorong kesadaran akan tanggung jawab manusia terhadap alam membutuhkan upaya bersama dari semua pihak. Ketika masyarakat memahami bahwa kesejahteraan manusia terkait erat dengan kesehatan dan keberlanjutan alam, langkah-langkah untuk menjaga lingkungan alam akan menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan sehari-hari (Stevanus, 2019; Ismail, 2021).
16
17 2
18 merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam arti biologis. Sel merupakan keajaiban kecil karena sel berperan mengatur dan sebagai tempat berlangsungnya seluruh fungsi kehidupan. Sel bersifat mendasar bagi sistem kehidupan. Organisme bisa bersel tunggal seperti sebagian besar prokariota dan Protista, ataupun bersel banyak, seperti hewan, tumbuhan, dan kebanyakan fungi. Tubuh kita sebagai manusia tersusun atas triliunan sel dari banyak tipe dan saling bekerja sama. Bagaimana sel hidup baru muncul? Sel pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Ingrris yang bernama Robert Hooke pada tahun 1665. Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari batang tumbuhan yang sudah mati dengan mikroskop. Sayatan itu di diamati dengan menggunakan mikroskop. Robert Hooke menemukan adanya kotak-kotak kosong yang dibatasi dinding tebal dan menamakannya dengan istilah cellulae yang berarti sel. Pada tahun 1600-an Seorang ilmuwan Belanda yang bernama Anthonie van Leuwenhoek merancang sebuah mikroskop kecil berlensa tunggal yang dia gunakan untuk mengamati air rendaman jerami. Anthonie van Leuwenhoek menemukan organisme yang bergerak di dalam air. Organisme tersebut kemudian ia sebut bakteri. Sel tersusun atas kesatuan zat yang dinamakan protoplasma. Istilah protoplasma pertama kali digunakan oleh Johannes Purkinje (1839). Menurut Johannes Purkinje
19 protoplasma dibagi menjadi dua bagian yaitu sitoplasma dan nukleoplasma Pada tahun 1838, seorang botanis Matthias Jakob Schleiden dan seorang fisiologis Theodor Schwann menemukan bahwa baik sel tumbuhan maupun hewan keduanya memiliki nucleus. Berdasarkan pengamatan mereka, mereka membuat hipotesis bahwa semua benda hidup tersusun atas sel. Teori tersebut kemudian dikembangkan menjadi suatu teori sebagai berikut: 1. Sel merupakan suatu satuan struktural terkecil organisme hidup. 2. Sel merupakan suatu satuan fungsional terkecil organisme hidup. 3. Sel berasal dari sel dan organisme tersusun oleh sel. Max Schultze (1825–1874), menyatakan bahwa protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan. Tidak hanya bagian struktural sel tetapi juga merupakan bagian penting sel sebagai tempat berlangsung reaksi-reaksi kimia kehidupan. Dia menyimpulkan bahwa sel sebagai unit fungsional makhluk hidup. Rudolph Virchow (1821–1902), berpendapat bahwa omnis cellula ex cellulae (semua sel berasal dari sel yang sebelumnya). Sel merupakan unit hereditas, artinya sel merupakan kesatuan terkecil yang berperan dalam pewarisan sifatsifat menurun pada makhluk hidup. Di dalam sel terdapat nukleus dan di dalamnya terdapat faktor pembawa sifat menurun, yaitu gen. Gen terdapat di dalam kromosom.
20 Sel adalah suatu unit terkecil dari kehidupan. Kehidupan bermula dari dalam sel. Sel merupakan suatu pusat yang di dalamnya disintesis jutaan molekul yang diperlukan organisme untuk hidup. Sel memiliki ukuran. Ukuran sel bervariasi. Pada organisme hidup, ukuran sel mungkin kecil sepersejuta meter atau bahkan beberapa sentimeter. Ukuran sel mencerminkan fungsi yang dilakukan sel tersebut. Akan tetapi, sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm (0,001–0,1 mm) sehingga hanya bisa dilihat dengan mikroskop. Perhatikan kisaran ukuran sel dibandingkan dengan benda-benda yang lebih besar maupun benda lebih kecil pada gambar 1. Sumber : Cambell et. Al, Intisari Biologi, Hal. 56 Gambar 1. Kisaran ukuran sel
21 Secara struktural dan fungsional, sel terdiri dari komponen bahan kimia dan organel-organel sel. Di dalam sel hidup terdapat biomolekul. Biomolekul merupakan senyawa kimiawi yang dihasilkan dari aktivitas sel. Senyawa-senyawa tersebut saling berinteraksi secara terarah dan teratur sehingga menunjukkan ciri kehidupan. Komposisi senyawa penyusun tubuh hewan dengan tumbuhan adalah berbeda. Pada hewan banyak mengandung protein, sedangkan pada tumbuhan lebih banyak mengandung karbohidrat. Komponen kimiawi sel tersebut merupakan unsur dan senyawa dasar yang penting untuk aktivitas sel. Sel tersusun atas 70-85% air, sekitar 10-20% protein, 2% lemak, 1% karbohidrat dan elektrolit. Komponen kimia dalam sel berupa komponen komponen organik (misalnya karbohidrat, protein, lipida dan asam nukleat) dan komponen anorganik (misalnya air dan ion-ion mineral). Berdasarkan strukturnya, sel dibedakan menjadi dua macam yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Kedua jenis sel tersebut sama-sama memiliki membran plasma dan sitoplasma. Membran plasma menyelebungi sitosol yang merupakan tempat organel-organel sel berada. Semua sel mengandung kromosom berperan membawa gen dalam bentuk DNA dan ribosom yang membuat protein. Pada sel eukariotik DNA terdapat pada nukleus yang diselubungi membran ganda. Sedangkan pada sel prokariotik DNA tidak terselebungi oleh membran yang disebut nukleoid. Organel pada sel eukariot terspesialisasi, sedangkan pada sel prokariot tidak terspesialisasi. Berikut struktur sel prokariotik dan sel eukariotik.
22 1. Strutur Sel Prokariotik Sel prokariotik merupakan sel yang tidak memiliki membrane inti. Makhluk hidup uniseluler (bersel tunggal) termasuk golongan sel prokariotik, contoh bakteri (Bacteria) dan sianobakteri (Cyanobacteria). Struktur sel prokariotik sebagai berikut. Gambar 2. Struktur sel prokariotik a. Membran plasma merupakan bungkus dari bahan sel prokariotik (protoplasma/sitoplasma dan isinya). Secara keseluruhan bahan sel dan organela yang terdapat di dalam sel disebut protoplast. b. Sitoplasma merupakan suatu koloid yang mengandung karbohidrat, protein, dan enzim-enzim untuk mencerna makanan secara nekstraseluler dan untuk melakukan metabolisme sel. c. Tidak mempunyai membrane inti dan sistem endomembrane. d. Membran plasma yang menyelubungi sitoplasma. Membran plasma tersusun atas molekul lipid atau
23 protein. Membrane plasma berfungsi sebagai pelindung molekuler sel terhadap lingkungan sekitarnya. e. Dinding sel tersusun atas lipid, peptidoglikan, dan protein. Dinding sel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk sel. f. Tidak memiliki nukleus. DNA-nya mengumpar menjadi di nucleoid, yang tidak dipisahkan dari bagian-bagian sel lainnya oleh membrane. g. Mesosom berperan sebagai penghasil energi. Pada membrane mesososm terdapat enzim-enzim pernapasan yang berperan dalam reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi. h. Ribosom merupakan organel yang berperan sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein. i. Flagel merupakan organel lokomosi atau pergerakan beberapa jenis bakteri. Komposisi flagel sendiri terdiri dari protein yang disebut flagellin. j. Pili merupakan struktur pelekatan pada permukaan sejumlah prokariota dan berukuran lebih kecil dan lebih pendek dari flagel. Pili berperan untuk tempat melekatkan diri pada jaringan hewan atau tumbuhan. 2. Struktur Sel Eukariotik Sel eukariotik merupakan sel yang memiliki membrane inti dan system endomembrane. Sistem endomembrane yaitu organel-organel bermembran seperti reti-
24 kulum endoplasma, kompleks golghi, mitokondria, dan lisosom. Hewan dan tumbuhan adalah contoh organisme yang terdiri dari sel-sel euakriotik. Sel eukariotik pada sel tumbuhan dan sel hewan adalah berbeda. Berikut adalah ciri struktur sel eukariotik. Gambar 3. Sel eukariotik hewan dan sel eukariotik tumbuhan a. Sitoplasma dan nukleoplasma terpisah b. Bahan gen di dalam inti c. Mempunyai organel seperti golgi, mitokondria, reticulum endoplasma, ribosom, dan kloropas d. DNA seperti pita ganda dan tersusun spiral saling melilit (double helix) Struktur sel eukariotik terdiri atas tiga komponen utama yaitu membrane plasma, sitoplasma, dan organelorganel sel.
25 3
26 , unit dasar kehidupan, melakukan semua fungsi yang diperlukan untuk mempertahankan suatu organisme. Pada manusia, ada berbagai jenis sel, masing-masing dengan peran khusus - misalnya, sel darah merah membawa oksigen, sementara neuron mengirimkan sinyal listrik. Sel terdiri dari banyak bagian, seperti nukleus yang menyimpan DNA, dan mitokondria, yang sering disebut sebagai 'pembangkit tenaga listrik' sel, yang menghasilkan energi. Selain itu, sel dikelilingi oleh membran semi-permeabel yang mengontrol pergerakan zat masuk dan keluar sel. Membran plasma juga dikenal sebagai membran sel, memainkan peran penting dalam melindungi integritas bagian dalam sel. Membran plasma merupakan penghalang selektif yang dapat ditembus yang mengontrol perjalanan molekul organik, ion, air, dan oksigen ke dalam dan ke luar sel karena membran mengandung berbagai jenis protein yang tertanam di dalam lapisan ganda fosfolipid (protein transmembran/integral) yang bertindak sebagai saluran dan pompa, yang memungkinkan molekul atau ion tertentu untuk melewati membran sambil menghalangi yang lain. Membran plasma memberikan bentuk dan dukungan pada sel, membantunya mempertahankan integritas dan melindungi dari tekanan mekanis. Membran juga bersifat dinamis, terus berubah dan beradaptasi dengan kebutuhan sel. Fungsi lainnya yaitu antara lain berkomunikasi dengan lingkungan luar, menerima sinyal dan mentransmisikan respons untuk memfasilitasi fungsi seluler. Selain itu glikoprotein pada membran sel juga berperan dalam pengenalan sel. Protein
27 reseptor yang terletak di permukaan luar membran (protein perifer) berikatan dengan molekul pensinyalan tertentu, berperan dalam pensinyalan sel. Membran plasma juga terlibat dalam adhesi sel, yang memungkinkan sel saling menempel dan membentuk jaringan. Struktur membran plasma terdiri terutama dari lipid, protein dan karbohidrat. Komponen utama membran plasma adalah lapisan ganda fosfolipid. Fosfolipid terdiri dari kepala yang bersifat hidrofilik (menyukai air) dan ekor yang bersifat hidrofobik (takut air). Dalam lingkungan berair, molekulmolekul ini secara alami mengatur diri mereka sendiri menjadi lapisan ganda dengan ekor hidrofobik menghadap ke dalam dan kepala hidrofilik menghadap ke luar. Hal ini menciptakan penghalang yang mencegah molekul yang larut dalam air melewatinya dengan mudah. Membran sel juga tempat menempelnya sitoskeleton dan matriks ekstra seluler (Gambar 1). Gambar 1. Struktur lengkap membran sel (Sadava et al., 2014)
28 Nukleus sering disebut sebagai "pusat kendali" sel. Nukleus adalah organel bermembran ganda yang menampung materi genetik sel, dalam bentuk DNA. Nukleus mengawasi banyak fungsi seluler dengan mengendalikan sintesis protein dan pembelahan sel. Peran sentral dalam operasi seluler ini membuat nukleus penting untuk pertumbuhan, perkembangan, dan kelangsungan hidup sel. Selain itu, nukleus bertanggung jawab untuk menyimpan dan melindungi DNA sel, yang membawa semua instruksi yang diperlukan untuk fungsi seluler. Nukleus dikelilingi oleh selubung nuklir (membran inti), yang terdiri dari dua lapisan yang dipisahkan oleh ruang kecil yang disebut cisterna perinuklear. Membran ganda ini memiliki pori-pori yang memungkinkan komunikasi antara nukleus dan seluruh sel (Gambar 2). Pori-pori ini sangat penting untuk pengangkutan bahan, seperti protein dan RNA, antara nukleus dan sitoplasma. Gambar 2. Nukleus sel eukariot (Belk & Maier, 2018) Kandungan di dalam nukleus diatur ke dalam dua komponen utama: kromatin dan nukleolus. Kromatin terdiri dari DNA yang dibungkus dengan protein khusus yang
29 disebut histon. Bentuk DNA yang dipadatkan ini memungkinkan penyimpanan yang efisien dalam ruang kecil nukleus. Nukleolus, di sisi lain, terutama bertanggung jawab atas produksi dan perakitan ribosom, yang penting untuk sintesis protein. Nukleus juga memainkan peran penting dalam pembelahan sel. Selama mitosis dan meiosis, materi genetik direplikasi dan dibagi secara merata di antara dua sel anak. Proses ini memastikan bahwa setiap sel baru memiliki seperangkat instruksi genetik yang identik. Ribosom adalah komponen penting dari sel, yang berfungsi sebagai tempat di mana protein disintesis. Terdiri dari RNA dan protein, ribosom dapat ditemukan mengambang bebas di dalam sitoplasma atau melekat pada retikulum endoplasma (Gambar 3). Fungsi utamanya adalah untuk menguraikan urutan messenger RNA (mRNA) menjadi asam amino, yang membentuk blok bangunan protein. Proses ini, yang dikenal sebagai penerjemahan, sangat penting untuk keseluruhan fungsi dan kelangsungan hidup sel. Gambar 3 Ribosom (Belk & Maier, 2018)
30 Retikulum endoplasma (RE) adalah komponen penting dari sel, yang berperan penting dalam sintesis protein, metabolisme lipid, dan detoksifikasi zat-zat berbahaya. RE merupakan jaringan tubulus dan vesikel yang luas dan saling berhubungan, dengan dua wilayah yang berbeda: retikulum endoplasma kasar, bertabur ribosom dan terlibat dalam produksi protein, dan retikulum endoplasma halus, yang berperan dalam sintesis lipid dan proses detoksifikasi (Gambar 4). Gambar 4. Retikulum endoplasma kasar dan halus (Raven & Johnson, 2002) Protein yang diproduksi di retikulum endoplasma kasar berperan untuk sekresi atau dimasukkan ke dalam membran sel. Ribosom yang melekat pada RE mensintesis protein ini secara langsung ke dalam lumen, di mana protein ini mengalami modifikasi seperti pelipatan dan glikosilasi. Setelah dilipat dengan benar, protein kemudian diangkut ke tujuan akhir melalui vesikel yang keluar dari RE.
31 Di sisi lain, retikulum endoplasma halus, terlibat dalam berbagai proses metabolisme. Retikulum ini bertanggung jawab untuk sintesis lipid, termasuk fosfolipid dan kolesterol, yang merupakan komponen penting membran sel. RE halus juga berperan dalam detoksifikasi, karena mengandung enzim yang memodifikasi zat berbahaya, membuatnya lebih larut dalam air dan lebih mudah dikeluarkan. Selain fungsinya dalam metabolisme protein dan lipid, RE juga memiliki peran penting dalam menjaga homeostasis kalsium. Aparatus Golgi, juga dikenal sebagai kompleks Golgi, adalah komponen penting dari struktur internal sel. Ini bertindak sebagai kantor pos sel, yang bertanggung jawab untuk modifikasi, pemilahan, dan pengemasan protein untuk diangkut ke berbagai bagian sel atau keluar dari sel. Aparatus Golgi terdiri dari serangkaian kantung pipih dan terikat membran yang disebut cisternae. Cisternae ini tersusun bertumpuk, dengan sisi cembung menghadap retikulum endoplasma (RE) dan sisi cekung menghadap ke membran plasma. Struktur unik ini memungkinkan pemrosesan dan pengangkutan protein yang efisien melalui berbagai kompartemen di dalam sel (Gambar 5). Gambar 5. Aparatus golgi (Raven & Johnson, 2002)
32 Aparatus Golgi memainkan peran penting dalam sistem endomembran, yang mencakup organel lain seperti retikulum endoplasma, lisosom, dan vesikula. Alat ini menerima protein yang baru disintesis dari RE dan memodifikasinya dengan menambahkan atau menghilangkan gugus kimia tertentu, seperti lipid atau karbohidrat. Proses ini dikenal sebagai modifikasi pascatranslasi, dan sangat penting untuk berfungsinya protein. Setelah dimodifikasi, protein-protein ini disortir dan dikemas ke dalam berbagai jenis vesikel, yang bertindak sebagai kendaraan untuk transportasi ke tujuan akhirnya. Beberapa vesikel membawa protein ke bagian lain dari sel, sementara yang lain mengeluarkannya dari sel melalui proses yang disebut eksositosis (Gambar 6). Gambar 6. Hubungan antara RE, aparatus golgi, lisosom dan vesikula dalam pemrosesan, modifikasi dan pengangkutan protein di dalam sel (Solomon et al., 2008)
33 Selain pemrosesan dan pengangkutan protein, aparatus golgi juga berperan dalam sintesis karbohidrat dan metabolisme lipid. Alat ini mensintesis karbohidrat kompleks, seperti glikoprotein dan glikolipid, yang penting untuk interaksi sel-sel dan pensinyalan sel dan merupakan komponen penting dari membran sel. Lisosom adalah komponen fundamental sel, yang bertanggung jawab untuk memecah dan mendaur ulang limbah sel, dan zat asing yang tertelan oleh sel. Mesin enzimatiknya mampu mendegradasi beragam biomolekul, menjadikannya unit pencernaan utama sel. Fungsi ini sangat penting untuk menjaga kesehatan dan homeostasis sel. Lisosom terdapat pada semua sel hewan dan beberapa sel tumbuhan. Lisosom adalah organel terikat membran yang mengandung berbagai enzim hidrolitik, seperti protease, lipase, nuklease, dan glikosidase. Enzim-enzim ini bekerja sama untuk memecah makromolekul menjadi subunit yang lebih kecil yang dapat digunakan kembali oleh sel. Lisosom dapat melakukan pencernaan intraseluler dengan 2 cara yaitu fagositosis dan autofagi (Gambar 7). Oleh karena itu, selain perannya dalam pembuangan limbah, lisosom juga memainkan peran penting dalam autofagi yaitu suatu proses di mana sel mendegradasi organel yang rusak atau protein yang tidak diinginkan. Proses ini sangat penting untuk menjaga kesehatan sel dan mencegah penumpukan zat-zat beracun.
34 Gambar 7. Lisosom mencerna partikel dan organel yang rusak dengan cara fagositosis dan autofagi (Raven & Johnson, 2002) Vakuola adalah organel sel vital yang ditemukan terutama pada sel tumbuhan, meskipun juga terdapat pada sel hewan dan jamur tertentu. Peran utamanya adalah untuk menyimpan air dan zat lainnya, membantu dalam mempertahankan bentuk dan struktur sel secara keseluruhan. Organel ini selanjutnya berkontribusi pada pembuangan limbah, penyimpanan nutrisi, dan pemecahan molekul kompleks. Ada 3 macam vakuola: vakuola makanan yang dibentuk oleh fagositosis, vakuola kontraktil yang merupakan pompa kelebihan air dari sel protista dan vakuola sentral yang ditemukan dalam sel tumbuhan dan menyimpan cadangan senyawa organik penting dan air. Pada sel tumbuhan, vakuola biasanya merupakan organel terbesar, menempati hingga 90% dari total volume sel (Gambar 8). Vakuola dikelilingi oleh membran yang
35 dikenal sebagai tonoplas, yang memisahkan isinya dari sisa sitoplasma. Gambar 8. Vakuola pada sel tumbuhan (Cambell et al., 2011) Salah satu fungsi vakuola yang paling penting adalah kemampuannya untuk mempertahankan tekanan turgor dalam sel tumbuhan. Tekanan turgor adalah kekuatan yang membuat sel tanaman tetap kaku dan tegak, sehingga memungkinkan mereka untuk menahan tekanan eksternal seperti angin atau gravitasi. Terlepas dari fungsi strukturalnya, vakuola juga memainkan peran penting dalam pembuangan limbah. Karena sel tumbuhan tidak memiliki organ ekskresi khusus seperti hewan, mereka mengandalkan vakuola untuk menyimpan dan memecah produk limbah. Vakuola juga bertanggung jawab untuk menyimpan nutrisi, seperti gula dan asam amino, yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Mitokondria, yang sering disebut sebagai "pembangkit tenaga listrik sel", memainkan peran penting dalam fungsi
36 seluler. Organel ini bertanggung jawab untuk menghasilkan sebagian besar energi kimia yang diperlukan untuk menggerakkan reaksi biokimia sel dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP). Selain itu, mereka juga terlibat dalam berbagai proses lain, seperti pensinyalan, diferensiasi sel, dan kematian sel. Mitokondria ditemukan di hampir semua sel eukariotik, kecuali sel darah merah. Mitokondria memiliki struktur membran ganda yang khas yang terdiri dari membran luar dan membran dalam. Membran luarnya halus dan berpori, sehingga memungkinkan untuk dilalui molekul-molekul kecil. Di sisi lain, membran bagian dalam sangat terlipat ke dalam struktur yang disebut krista, yang meningkatkan luas permukaannya dan menyediakan lebih banyak ruang untuk terjadinya reaksi biokimia. Lipatan-lipatan ini juga mengandung protein khusus yang mengangkut ion dan molekul melintasi membrane (Gambar 9). Gambar 9. Mitokondria (Cambell et al., 2011) Fungsi utama mitokondria adalah menghasilkan ATP melalui proses yang disebut respirasi seluler. Proses ini melibatkan pemecahan glukosa, asam lemak, dan asam amino untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP.
37 Mitokondria juga terlibat dalam proses metabolisme lainnya, seperti produksi hormon, nukleotida, dan asam amino tertentu. Selain produksi energi, mitokondria memainkan peran penting dalam berbagai proses seluler. Salah satu proses tersebut adalah apoptosis atau kematian sel terprogram. Mitokondria melepaskan enzim yang terlibat dalam proses ini, yang mengarah pada kematian sel yang terkendali ketika tidak lagi dibutuhkan atau telah rusak. Mitokondria juga terlibat dalam pensinyalan kalsium, yang membantu mengatur kontraksi otot dan pelepasan neurotransmitter. Kloroplas adalah komponen khusus dari sel tumbuhan yang terlibat dalam proses fotosintesis. Organel ini mengandung klorofil, pigmen yang memberikan warna hijau pada tanaman dan memainkan peran penting dalam menyerap sinar matahari. Energi yang diserap dari sinar matahari digunakan dalam konversi karbon dioksida dan air menjadi glukosa, sejenis gula yang menyediakan energi bagi tanaman. Proses ini juga melepaskan oksigen sebagai produk sampingan, yang sangat penting bagi sebagian besar bentuk kehidupan di Bumi. Kloroplas terdiri dari beberapa komponen, termasuk sistem membran ganda, tilakoid, grana, dan stroma (Gambar 10). Sistem membran ganda mengelilingi seluruh organel dan membantu mempertahankan strukturnya. Thylakoid adalah struktur berbentuk cakram yang ditemukan di dalam kloroplas yang mengandung pigmen fotosintesis. Thylakoid
38 ini tersusun dalam tumpukan yang disebut grana, yang dihubungkan oleh struktur yang dikenal sebagai lamela. Stroma adalah ruang berisi cairan yang mengelilingi tilakoid dan merupakan tempat terjadinya reaksi gelap fotosintesis. Gambar 10. Kloroplas (Solomon et al., 2008) Peroksisom adalah organel kecil yang tertutup membran yang berfungsi dalam keseluruhan proses detoksifikasi di dalam sel. Peroksisom memainkan peran penting dalam metabolisme lipid dan konversi spesies oksigen reaktif seperti hidrogen peroksida, yang dapat membahayakan sel, menjadi zat yang lebih aman seperti air dan oksigen. Peroksisom juga berperan dalam sintesis asam empedu, sejenis lipid yang membantu pencernaan. Selain itu, mereka juga terlibat dalam pemecahan asam lemak dan asam amino untuk produksi energi. Peroksisom bervariasi dalam ukuran dan bentuk tergantung pada jenis dan fungsi sel. Diameternya dapat berkisar antara 0,1 hingga 1 mikrometer dan dapat berbentuk
39 bulat, oval, atau tubular (Gambar 11). Peroksisom ditemukan pada sel hewan dan tumbuhan, tetapi kelimpahan dan fungsinya berbeda di antara keduanya. Gambar 11. Peroksisom (Cambell et al., 2011) Dalam sel tumbuhan, peroksisom berlimpah di jaringan fotosintesis seperti daun. Peroksisom membantu dalam fotorespirasi, sebuah proses yang membantu tanaman menghilangkan produk sampingan beracun dari fotosintesis. Peroksisom juga menjalankan fungsi lain seperti sintesis hormon tanaman dan konversi asam lemak menjadi gula untuk produksi energi. Sitoskeleton memainkan peran penting dalam menjaga struktur sel, memungkinkan pergerakan, dan memfasilitasi pembelahan sel. Terdiri dari tiga komponen utama yaitu mikrofilamen, filamen perantara (intermediet) dan mikrotubulus-sitoskeleton menyediakan kerangka kerja dinamis yang mendukung dan membentuk sel (Gambar 12). Sitoskeleton juga berfungsi sebagai jaringan untuk
40 pengangkutan organel dan zat-zat penting lainnya di dalam sel. Gambar 12. Sitoskeleton (Sadava et al., 2014) Mikrofilamen, juga dikenal sebagai filamen aktin, adalah serat tipis yang terdiri dari subunit protein aktin. Filamen aktin bertanggung jawab untuk mempertahankan bentuk dan struktur sel, serta memfasilitasi pergerakan sel melalui interaksi dengan protein miosin. Filamen aktin juga berperan dalam pembelahan sel dan terlibat dalam pembentukan cincin kontraktil selama sitokinesis. Filamen perantara, seperti namanya, memiliki diameter antara mikrotubulus dan filamen aktin dan memberikan dukungan struktural untuk sel. Filamen ini juga penting untuk menambatkan organel di dalam sel, seperti nukleus. Tidak seperti mikrotubulus dan filamen aktin, filamen perantara tidak terlibat dalam pergerakan atau pembelahan sel.