Protoplasma: Sifat Fisik dan Kimia Protoplasma!
Semua sel terbuat dari protoplasma. Protoplasma didefinisikan sebagai dasar fisik kehidupan oleh Huxley karena ia melakukan semua aktivitas makhluk hidup. Pada tahun 1835, Dujardin mempelajari isi sel pada Protozoa tertentu dan dia menggambarkan matriks sel sebagai massa homogen dan menyebutnya sarcode.
Sumber Gambar : figures.boundless.com/51228249e4b0c14bf46514a6/full/l-patterns-286163172203-29.jpeg
Matriks sel ini diberi nama protoplasma oleh JE Purkinje pada tahun 1840. H. Von Mohl, pada tahun 1846, menyatakan protoplasma sebagai zat agar-agar yang tampak homogen (pada mikroskop cahaya).
Dia juga menekankan pentingnya protoplasma dalam pembelahan sel. Pada tahun 1861, Schultz menetapkan kesamaan antara protoplasma tumbuhan dan hewan, sehingga merumuskan teori protoplasma, yang menurutnya sel terdiri dari zat dasar hidup yang pada dasarnya memiliki nukleus dengan membran sel pembatas. Substansi dasar ini setelah menghilangkan semua komponen partikulat utama atau organel disebut hyaloplasma.
Setelah penemuan mikroskop elektron pada tahun 1939-1940, konsep protoplasma telah diubah dari suspensi koloid homogen yang jernih menjadi sistem kompleks multifase yang mengandung banyak elemen membran.
Sifat Fisik:
Protoplasma, di bawah mikroskop biasa, tampak seperti cairan homogen bening, yang disebut hyaloplasma, di mana gumpalan, butiran, dan berbagai diferensiasi khusus tersebar. Hyaloplasma juga dikenal sebagai kinoplasma, sitoplasma, dll.
Sifat fisik protoplasma meliputi fungsinya karena sifat kimia, aktivitas fisiologis dan organisasi. Ini menunjukkan sifat-sifat berikut—
[I] Protoplasma sebagai sistem koloid:
Pada dasarnya hyaloplasma atau sitoplasma merupakan sistem koloid yang kompleks. Struktur koloidnya disarankan oleh Fisher pada tahun 1894 dan Hardy pada tahun 1899. Ini terdiri dari kandungan air yang tinggi yang mengandung berbagai zat terlarut yang penting secara biologis seperti glukosa, asam lemak, asam amino, mineral, vitamin, hormon dan enzim.
Zat terlarut ini dapat larut dalam air menjadikannya massa yang homogen atau tidak larut di dalamnya, sehingga menjadikannya massa yang heterogen. Suspensi partikel dalam protoplasma inilah yang menjadi dasar sifat koloidnya. Berbagai komponen memberikan penampilan protoplasma dari empat jenis yang berbeda:
- Teori terperinci:
Teori ini dikemukakan oleh Altmann pada tahun 1893. Menurut teori ini, protoplasma terdiri dari banyak butiran kecil seperti yang ditunjukkan pada Amoeba. Henle, Maggi, dll., menganggap butiran protoplasma ini sebagai plastidula. Altmann mengenali mereka sebagai ‘organisme dasar’, atau bioplast (atau sitoplast).
- Teori alveolar:
Sifat alveolar dari protoplasma dikemukakan oleh Butchlli pada tahun 1892. Menurutnya, protoplasma terdiri dari banyak tetesan yang tersuspensi atau alveoli atau gelembung kecil, menyerupai busa emulsi.
- Teori fibrilar:
Teori ini dikemukakan oleh Flemming. Menurutnya , protoplasma terdiri dari serat-serat yang tertanam di dalam massa matriks bagian dalam. Fibrillae disebut mitome atau spongioplasma yang terbentuk dari protein yang disebut misel, dan substansi dasar disebut paramitome atau hyaloplasma.
- Teori retikuler:
Teori ini didalilkan oleh Klein, Comoy, dll. Ini menunjukkan bahwa protoplasma terdiri dari retikulum serat di hyaloplasma-nya.
Bahan organik yang terdiri dari protein dan karbohidrat dalam suspensi dapat berupa hidrofilik (suka air) atau hidrofobik (benci air). Partikel hidrofilik terjadi di sekitar molekul air. Daya tarik antara protein dan air disebabkan oleh muatan listrik yang menyatukannya.
Sifat fisik protoplasma terutama disebabkan oleh berbagai inklusi kimia dalam fase gel. Gel adalah sekelompok partikel tersuspensi dalam kondisi semi-padat atau keadaan seperti agar-agar. Molekul-molekul gel disatukan oleh berbagai jenis ikatan kimia dengan kekuatan yang berbeda-beda.
Stabilitas ikatan tergantung pada jenis ikatan dan kekuatan ikatan. Gel bisa menjadi lebih cair daripada padat. Proses ini disebut solasi dan keadaan cair sebagai sol. Dengan demikian, protoplasma koloid yang berbentuk gel dapat berubah menjadi bentuk sol dengan cara solasi dan sol dapat berubah menjadi gel dengan cara gelasi. Kondisi gel-sol sistem koloid ini merupakan dasar utama untuk perilaku mekanis sitoplasma.
Protoplasma bukanlah konduktor listrik yang baik atau buruk. Ini membentuk membran pembatas saat bersentuhan dengan air dan mengeras saat dipanaskan.
[II] Protoplasma sebagai struktur tanpa massa:
Protoplasma mungkin tampak benar-benar kurang struktur ketika diamati di bawah mikroskop. Tetapi sel hewan tidak pernah tanpa struktur dan protoplasmanya berdiferensiasi menjadi berbagai bagian untuk membentuk organ sel.
Bahkan matriks protoplasma yang mengandung butiran dan vakuola, tidak memiliki struktur yang terlihat; dan di beberapa bagian sel, protoplasma mungkin tidak mengandung tubuh apa pun. Secara optik, protoplasma seluruhnya homogen seperti protoplasma pseudopodial Arcella atau Difflugia.
[III] Properti lainnya:
Selain itu, protoplasma juga menunjukkan sifat-sifat berikut—
- Keterpaduan:
Berbagai partikel atau molekul protoplasma melekat satu sama lain dengan kekuatan, seperti ikatan Van der Waal, yang menyatukan rantai panjang molekul. Ikatan Van der Waal ini lemah dan gaya non-spesifik antara kelompok atom non-polar. Properti ini bervariasi dengan kekuatan gaya-gaya ini.
- Kontraktilitas:
Properti ini signifikan dalam berbagai operasi stomata pada tanaman. Kontraktilitas protoplasma penting untuk penyerapan dan pembuangan air seperti yang umumnya terjadi pada protoplasma.
- Viskositas:
Ini adalah sifat paling penting dari protoplasma yang menunjukkan tiga fenomena utama, yaitu gerakan Brown, gerakan amoeboid dan aliran sitoplasma atau siklosis.
(a) Gerakan Brown:
Hal ini ditandai dengan gerakan zigzag dari partikel koloid yang tersuspensi, terjadi karena pemboman satu partikel atau molekul oleh partikel atau molekul lainnya. Jenis pergerakan partikel ini pertama kali diamati oleh Robert Brown pada tahun 1827 dalam larutan koloid dan karenanya pergerakan tersebut dikenal sebagai pergerakan Brown.
Semakin tinggi suhu, semakin cepat pergerakannya dan – dengan demikian viskositas sel menurun. Ini berarti bahwa viskositas tinggi menunjukkan keadaan protoplasma yang lebih mirip gel dan viskositas rendah, kondisi yang lebih mirip sol.
(b) Gerakan amoeboid:
Pergerakan amoeboid, seperti yang ditunjukkan oleh Amoeba dan protozoa lainnya, dan leukosit, dll., juga merupakan hasil dari viskositas. Perubahan berkelanjutan dan sebaliknya dari sol-gel bertanggung jawab atas gerakan tersebut. Dalam jenis gerakan ini sel mengeluarkan proyeksi sitoplasma, pseudopodia, dan protoplasma memasuki pseudopodia karena sikrosis yang menyebabkan pergerakan sel ke depan.
(c) Sitoplasma streaming atau cyclosis:
Ini adalah gerakan sitoplasma intraseluler seperti yang ditunjukkan oleh Paramecium. Biasanya terjadi pada fase sol sitoplasma. Penyebab sebenarnya masih belum diketahui; tetapi, jika terjadi penurunan metabolisme sel, secara bersamaan terjadi penurunan sikrosis. Demikian pula, peningkatan laju metabolisme juga menimbulkan peningkatan streaming.
- Tegangan permukaan:
Protoplasma juga menunjukkan sifat tegangan permukaan. Protein dan lipid sitoplasma memiliki tegangan permukaan yang lebih rendah, sehingga ditemukan di permukaan yang membentuk membran. Di sisi lain zat kimia (NaCl, dll.) Memiliki tegangan permukaan yang tinggi, sehingga terjadi di bagian protoplasma sel yang lebih dalam.
Jadi secara fisik, protoplasma adalah zat yang tidak berwarna, tembus cahaya, kental, seperti agar-agar dan semi-cair, lebih berat dari air dan mengandung suspensi molekuler yang menunjukkan berbagai perubahan seperti di atas.
Sifat Kimia:
Protoplasma secara kimiawi bereaksi sebagai alkali lemah. Ini larut dalam alkali encer dan asam tetapi mengeras ketika diperlakukan dengan asam kuat atau alkohol. Ini sangat tidak stabil dan mudah terurai menjadi H 2 O, NH 3 dan CO 2 , dll, selama analisis kimia.
Dengan analisis Kimia telah ditemukan bahwa protoplasma pada dasarnya terdiri dari 34 unsur dimana sekitar 12 unsur seharusnya ada secara universal. (Unsur kimia adalah zat dasar yang tidak dapat diuraikan menjadi dua atau lebih zat yang lebih sederhana.). 99% protoplasma tersusun atas 4 unsur dasar, yaitu oksigen, karbon, hidrogen dan nitrogen. Oleh karena itu; ini disebut konstituen utama protoplasma. 8 unsur lainnya (elemen jejak), masing-masing terdapat dalam jumlah kurang dari 1%, adalah belerang, fosfor, kalium, besi, magnesium, kalsium, natrium, dan klorida.
Unsur-unsur ini biasanya tidak terdapat dalam keadaan bebas, tetapi ditemukan sebagai berbagai senyawa seperti fosfor yang merupakan komponen utama adenosin triphosat (ATP), asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).
Banyak elemen jejak lainnya diperlukan untuk berbagai aktivitas fisik (osmosis dan difusi) dan aktivitas biokimia seperti konduksi impuls, dll. Perkiraan persentase air dalam protoplasma adalah sekitar 85% hingga 90%. Air membentuk media dispersi di mana unsur-unsur lain tersuspensi.
Air terjadi dalam dua bentuk — air bebas, dan air terikat, Sembilan puluh lima persen dari total air seluler adalah air bebas di mana berbagai zat anorganik dan senyawa organik ditemukan terlarut. Lima persen sisanya dari total air seluler adalah air terikat yang terikat secara longgar dengan molekul protein melalui ikatan hidrogen atau gaya lainnya.
Persentase air dalam protoplasma suatu organisme tergantung langsung pada usia, habitat, dan aktivitas metabolisme. Sebagai contoh, sel-sel embrio memiliki 90 sampai 95% air yang semakin berkurang dalam sel-sel organisme dewasa. Sel-sel hewan air yang lebih rendah memiliki lebih banyak air daripada sel-sel hewan darat yang lebih tinggi.
Secara umum protoplasma kering menunjukkan konstitusi berikut—
Protein 45% Karbohidrat 25%
Lipid 25% Zat lain 5%
Berbagai senyawa ini dapat bersifat organik yang terdiri dari С, H, N, O, atau bersifat anorganik yang terdiri dari garam, gas dan beberapa unsur dalam Keadaan Bebas, seperti S, Fe, P, Cl, dll.
