Sifat Kimia dan Fisika Protoplasma

Pengerti Protoplasma, Nukleoplasma, Sitoplasma dan Paraplasma 

Protoplasma berasal dari bahasa Latin, yaitu dari kata proto = pertama, dan plasma = substansi, sehingga secara harfiah pengertian protoplasma adalah substansi dasar kehidupan yang terdapat pada semua sel makhluk hidup. Atau dengan istilah lain Protoplasma adalah bagian hidup dari sebuah sel yang dikelilingi oleh membran plasma. Orang yang pencetus atau memberi nama asal kata protoplasma adalah Purkinye (pada tahun 1840). 

Selain istilah protoplasma ada istilah lain yang berhubungan dengan plasma dalam sel yaitu: 

Nukleoplasma adalah berasal dari kata Nukleus =Inti sel dan Plasma = substansi, sehingga Nukleoplasma yaitu plasma yang terdapat di dalam inti sel (Nukleus). 

Sitoplasma (Cytoplasma) berasal dari 2 kata Cyto = Sel dan Plasma = substansi, jadi pengertian sitoplasma adalah plasma yang terdapat antara membran sel dengan membran nukleus. Komponen utamanya berupa cairan adalah sitosol. Sitoplasma terdiri dari 2 bagian; matrix (tampak transparan, homogen & menyerupai koloid) & organel. Sitoplama meliputi: Organella/Organoid/Metaplasma dan Paraplasma/Inclution/inklusio 

Paraplasma/Inklusio adalah benda-benda atau partikel mati yang ada di dalam sitoplasma yang keberadaan tidak tetap, ini merupakan hasil atau bahan untuk metabolisme di dalam sel bila dijumpai, tergantung metabolismenya. Contoh Paraplasma/Inklusio: pigmen (exogen berupa lipochrom, debudorts, mineral; & endogen berupa haemoglobin, haemosiderin, bilirudin/hematiedin, biliverdin, melanin); kristaloid, sisa-sisa metabolisme, persediaan dan cadangan makanan (glikogen, lemak, dan lain lain). 

Paraplasma di dalam sel dapat sebagai: 

1) Cadangan makanan seperti glikogen banyak disimpan di hati dan sel otot, Lemak: yang dalam jaringan lemak. 

2). Sebagai Pigmen: yang mana macam macam pigmen yaitu:

• Eksogen: pigmen dari luar tubuh, Lipochrom/pigment tumbuhan yang larut dalam lemak, misal: karotenoid pada wortel dan tomat. 
• Debudorts/masuk dalam tubuh melalui respirasi menimbulkan bercak paru calcicosis /timbunan debu silica, antracosis /debu batubara. 
• Mineral/masuk lewat mulut, karena obat yang mengandung Ag (timbulkan kelabu kulit), Pb (biru ginggifa) 

Peranan vital paraplasma adalah dalam proses biosintesa & bioenergi terjadi di dalam sitoplasma. 

Komponen Protoplasma 

Protoplasma mengandung unsur-unsur C, H, O, N, S, P, K, Cl, Na, Mg, Fe, J dan beberapa unsur lainnya yang berjumlah sedikit. Ada 36 unsur (dari 108 unsur) yang ditemukan pada protoplasma Unsur yang terbanyak adalah oksigen (sebanyak 62% selanjurnya karbon 20% dan hidrogen 10%). 

Susunan kimianya, terdiri dari zat organik yang terdiri dari protein, karbohidrat, lipida, pigmen, dan asam nukleat. Zat anorganiknya berupa ion-ion air. Zat organik jumlahnya lebih banyak daripada zat anorganik. Sel hewan mengandung banyak protein dan lemak, sedangkan sel tumbuhan mengandung banyak karbohidrat dan air. 

Zat organik penyusun protoplasma: 

• Karbohidrat: berfungsi untuk pembentuk energi dan cadangan makanan. 
• Lipida: molekulnya terdiri dari glycerol dan asam lemak. Berfungsi untuk pembentuk energi dan membran sel. 
• Protein: merupakan ikatan asam amino. Berfungsi untuk pembentuk bagian-bagian sel. 
• Asam nukleat: adalah suatu rangkaian nucleotida. Nucleotida adalah suatu gugusan yang mengandung phosphat, gula dan basa nitrogen. Ada dua macam asam nucleat, yaitu RNA dan DNA 
• Pigmen: mempunyai struktur kimia yang bermacam-macam, semuanya adalah zat warna. 

Persenyawaan anorganik pada protoplasma : Air (H2O), Garam-garam Mineral, Senyawa anorganik yang berbentuk gas dan Asam dan basa (klorida,basa kalium hidroksida). 

Sifat – Sifat Kimia Protoplasma 

Protoplasma terdiri dari zat anorganik dan zat organik. 

Zat anorganik pada protoplasma terdiri dari garam – garam elektrolit. Elektrolit adalah suatu zat yang di dalam suatu larutan mengalami ionisasi sehingga memungkinkan larutan itu menghantarkan arus listrik. pH protoplasma adalah sekitar netral, berkisar 6,8 – 7,2 dan cairan pada protoplasma termasuk larutan koloid. Zat padat dalam protoplasma tidak akan mengendap, disebabkan adaanya gerak ondonom / otonom dan gerak Brown. gerak ondonom / otonom adalah gerak plasma sel dan gerak Brown adalah gerak partikel zat padat. Kepekatan koloid tergantung kadar airnya sol atau gel. Gerak protoplasma dalam sel disebut Siklosis. 

Zat Organik pada protoplasma merupakan suatu sistem yang kompleks, terdiri dari bagian – bagian yang heterogen. Terdiri dari unsur – unsur C, H, O, N, S, P, K, Ca, Na, Mg, F2, I, Cl dan unsur yang lain membentuk: Karbohidrat, Lipida / lemak, Protein dan asam Nukleat. 

Karbohidrat (CnH2O)n 

Karbohidrat berfungsi sebagai penghasil energy bagi sel/tubuh. 

Misalnya : C3H6O3 = triosa 

C5H19O5 = pentosa 

C6H12O6 = heksosa 

Karbohidrat terbagi menjadi : Monosakarida, Disakarida dan Polisakarida 

Monosakarida hanya terdiri atas satu gugusan gula, misalnya : Glukosa, Fruktosa, Galaktosa 

Disakarida tersusun atas 2 gugusan gula. Contoh : Sukrosa, Maltosa, Laktosa 

Polisakarida tersusun atas banyak gususan gula. Misalnya : glikogen, amilum, selulosa 

Adanya amilum dalam suatu makanan dapat diuji dengan lugol. Reaksi positif menunjukkan warna biru, ungu. 

Lipida / Lemak 

Lipida / lemak tersusun atas C, H, O. Lipida bila terhidrolisa akan terurai menjadi asam lemak gliserol. Pengujian lipida dapat dilakukan dengan kertas saring atau dengan sudan III. 

Fungsi lipid atau lemak bagi tubuh adalah sebagai sumber energi cadangan dan pembentuk membran sel. 

Protein 

Protein merupakan ikatan – ikatan asam amino. Tersusun atas unsur C, H, O, N dan kadang – kadang S, P. Fungsinya : Sebagai pembentuk organela sel , Sebagai hormon dan zat antibody. 

Menguji adanya protein sebagai berikut : Dengan menggunakan Reagen Millon. Protein + Reagen Millon – terjadi gumpalan putih dan gumpalan putih dipanasi – menjadi warna merah. 

Asam Nukleat (asam Inti) 

Terdiri dari : RNA ( Ribo Nucleic Acid ) = ARN ( Asam Ribo Nukleat) berperan dalam proses sintesis protein, dan DNA ( Deoksiribo nucleic Acid ) = ADN ( Asam Deoksiribo Nukleat). DNA berfungsi untuk membawa sifat, Sifat menurun atau berperan dalam hubungananya dengan pengendalian faktor - faktor keturunan. Untuk mencetak RNA dalam sintesis protein dalam proses transkripsi. 

Sifat – Sifat Kimia Protoplasma Yang Lain 

a) Pada protoplasma selalu terjadi ionisasi sehingga selalu terjadi perubahan H. 

b) Untuk mempertahankan stabilitas H dalam protoplasma terdapat larutan buffer (penahan). 

c) Terpengaruh oleh biokatalisator (enzim). 

Berdasarkan ukuran zat yang terlarut maka sistem larutan dapat dibedakan atas : 

Larutan adalah zat yang terlarut berukuran lebih kecil dari 1/100 mikron 

Suspens adalah zat terlarut berukuran lebih besar dari 1/10 mikron 

Koloid adalah zat terlarut berukuran lebih besar dari 1/1000 s.d 1/10 mikron. 

Koloid dalam protoplasma bergerak secara acak disebut gerak Brown dan gerak ini dipengaruhi suhu. 

Sifat – Sifat Fisika Protoplasma 

Peristiwa fisika yang sering terjadi pada sel antara lain adalah : 

1. Imbibisi adalah penyerapan atau pengikatan molekul air ke dalam benda 

2. Difusi adalah perpindahan partikel zat padat atau gas dari hiper ke hipo. Difusi ada dua bagian yaitu : 

• Difusi aktif merupakan perpindahan pertikel zat padat atau gas dari larutan encer (hipo) ke larutan pekat (hiper) dengan bantuan energi. Difusi aktif hanya dapat berlangsung pada mahluk hidup. Seperti diketahui bahwa proses difusi adalah dari hiper ke hipo oleh karena itu difusi pada akar merupakan difusi aktif yang memerlukan energi. Difusi ini berhenti setelah terjadi keseimbangan. 
• Difusi pasif merupakan perpindahan partikel zat padat atau gas dari larutan hiper ke hipo tanpa bantuan energi. Difusi pasif dapat berlangsung pada benda mati maupun mahluk hidup. 

3. Osmosis / Osmose adalah perpindahan zat cair dari hipo (larutan pekat) ke hiper (larutan yang lebih pekat) melalui selaput semi permiabel. Peristiwa osmose ini berhenti setelah terjadi kesimbangan. 

4. Filtrasi adalah perpindahan zat padat atau cair karena pengaruh tekanan. Misalnya : pada ginjal (pada badan malpighi), dan juga perpindahan zat dari pembuluh darah arterial ke sel. 

Sifat fisika protoplasma yang lain : 

• Molekul yang besar cenderung mengendap. Koagulasi (kemampuan menggumpal). Partikel-partikel yang tersebar dalam protoplasma mempunyai muatan yang sama, akibat dari saling tolak yang berkelanjutan menyebabkan partikel-partikel tidak dapat mengendap dan keadaan ini memperhatikan stabilitas koloid. Jika ion atau partikel koloid dibuat berlawanan muatan listriknya, akibatnya akan bersifat netral, akibat selanjutnya partikel-partikel dalam sistem koloid akan menggumpal. 
• Bersifat sol yaitu koloid encer, dan bersifat gel yaitu koloid yang kekurangan air. Sifat tak tersaring. Ada beberapa teori mengenai sifat-sifat fisika protoplasma. Salah satu teori ialah teori koloid yang menyatakan bahwa protoplasma sebagian berupa larutan dan sebagian berupa koloid. Pada sistem kolid partikel-patikelnya cukup besar, akan tetapi molekul-molekulnya masih tetap melayang-layang diantara molekul air. Ukuran partikel pada sistem koloid antara 0,001 mikron-0,1 mikron. Partikel koloid bila disaring dengan kertas saring biasa partikelnya akan lewat akan tetapi partikel koloid tidak dapat melewati membran plasma. Koloid pada protoplasma dapat berupa fase sol dan fase gel. 
• Selaput plasma tersusun atas lipoprotein ( lipid + protein) 
• Selaput plasma berguna untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran zat, sebab selaput plasma bersifat semi permiabel. 
• Ion yang bermuatan sama saling tolak-menolak dan yang bermuatan lain saling tarik – menarik. 
• Bersifat larutan 
• Efek Tyndall. Yaitu pergerakan molekul tak beraturan karena pengaruh cahaya. Bila protoplasma yang merupakan sistem koloid ini disinari dengan sinar lampu listrik pada suatu ruang yang gelap akan member efek Tyndall. 
• Gerak Brown. Yaitu gerak acak, zig-zag, tak teratur karena molekul dalam koloid saling bertubrukan. Molekul-molekul (partikel) pada sistem koloid protoplasma bergerak secara zig-zag. Gerakan partikel ini diberi nama sesuai dengan orang yang menemukannya yaitu gerak Brown (1827). Gerak Brown pada protoplasma kecepatannya tergantung pada besarnya partikel dan suhu protoplasma. 
• Viskositas. Yaitu kekentalan (viscosity) dapat dapat berubah-ubah karena faktor dalam dan luar. Matrik sitoplasma yang cair memiliki tegangan permukaan. Matrik protein dan lemak memiliki tegangan permukaan yang kurang karenanya membentuk membran plasma, sedangkan bahan-bahan kimia misalnya garam NaCl tegangan permukaannya tinggi akibatnya NaCl menempati bagian yang lebih dalam pada matrik sitoplasma.