---
title: "Sel: Satuan Kehidupan"
book: "Biologi Universitas — Tahun 1"
subject: biology
language: id
chapter: 5
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan
---

# Bab 5 — Sel: Satuan Kehidupan

Pada 1665 Robert Hooke meletakkan sekeping tipis gabus di bawah sebuah lensa dan melihatnya terbagi menjadi kotak-kotak kecil yang disebutnya [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), menurut bilik sebuah biara. Sepuluh tahun kemudian seorang pedagang kain Belanda, Antoni van Leeuwenhoek, yang mengasah lensanya sendiri sampai kekuatan yang tak tercapai orang lain, melihat makhluk hidup berenang dalam setetes air kolam, dalam kerokan giginya, dalam air maninya sendiri. Butuh satu setengah abad lagi untuk merumuskan apa yang telah dilihat keduanya: bahwa setiap [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) tersusun dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), dan bahwa setiap [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) berasal dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell). Bab ini merumuskan [teori sel](#prop-b1-cell-unit-of-life-theory) beserta buktinya, mempertentangkan kedua macam [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), dan memerikan peralatan — mikroskop, sentrifus, labu biakan — yang memungkinkan kita melihat [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), membongkarnya, dan menjaganya tetap hidup di luar [organismenya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism).

## 5.1 Teori sel

**Definisi 5.1 (Sel).**

Yang disebut *sel* adalah satuan terkecil materi hidup: sebuah volume *sitoplasma* berair yang dibatasi sebuah *membran plasma*, yang memuat bahan genetiknya (DNA) beserta mesin yang mengungkapkannya, yang sanggup memasukkan zat hara, mengubah energi, memelihara susunannya sendiri dan, bila keadaan mengizinkan, membelah menjadi dua sel.

**Proposisi 5.2 (Teori sel).**

1. Setiap [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) tersusun dari satu [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) atau lebih, dan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) adalah satuan struktur dan fungsi makhluk hidup (Schleiden dan Schwann, 1838–1839).
2. Setiap [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) muncul dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang sudah ada lewat pembelahan (Virchow, 1855: *omnis cellula e cellula* ); tidak ada generasi spontan.
3. Bahan keturunannya diwariskan dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ke [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) pada pembelahan, sehingga kesinambungan kehidupan adalah kesinambungan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) .

**Bukti eksperimental.** Gabus Hooke (1665) dan sayatan tumbuhan Grew serta Malpighi memperlihatkan [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) tumbuhan sebagai hamparan bilik; lensa Leeuwenhoek (tahun 1670-an) memperlihatkan [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) bersel tunggal, [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) darah dan sperma. Dua abad pengasahan lensa yang makin baik menemukan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) pada tiap [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) yang diperiksa, hewan maupun tumbuhan, sesudah Schwann mengenali [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) berinti pada tulang rawan dan embrio. Pembelahan terlihat langsung pada alga dan pada embrio, dan Virchow tidak menemukan [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) mana pun, sehat maupun sakit, yang [selnya](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) tidak berasal dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) lain. Labu berleher angsa Pasteur (1861) — kaldu yang tetap steril berbulan-bulan ketika debu tak dapat mencapainya, dan penuh makhluk dalam beberapa hari ketika debu dapat — menutup pertanyaan tentang generasi spontan. Pernyataan ketiga adalah karya akhir abad kesembilan belas, yang mengikuti kromosom sepanjang pembelahan ([Bab 18](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/18-replikasi-dna-dan-mitosis#ch-b1-replication-mitosis)). ∎

![Kiri: gambar gabus karya Hooke dalam Micrographia (1665), sel pertama yang pernah digambarkan — dinding kosong sel yang sudah mati, terlihat pada dua arah. Kanan: Antoni van Leeuwenhoek, dilukis Jan Verkolje sekitar 1680, yang mikroskop berlensa tunggalnya pertama kali memperlihatkan sel yang hidup.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-f46f3aea9788.jpg)

![Kiri: gambar gabus karya Hooke dalam Micrographia (1665), sel pertama yang pernah digambarkan — dinding kosong sel yang sudah mati, terlihat pada dua arah. Kanan: Antoni van Leeuwenhoek, dilukis Jan Verkolje sekitar 1680, yang mikroskop berlensa tunggalnya pertama kali memperlihatkan sel yang hidup.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-e60d7727c97f.jpg)

*Kiri: gambar gabus karya Hooke dalam *Micrographia* (1665), [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) pertama yang pernah digambarkan — dinding kosong [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang sudah mati, terlihat pada dua arah. Kanan: Antoni van Leeuwenhoek, dilukis Jan Verkolje sekitar 1680, yang mikroskop berlensa tunggalnya pertama kali memperlihatkan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang hidup.*

**Contoh 5.3 (Satu sel, banyak sel).**

Sebuah bakteri, sebuah khamir, sebuah amoeba adalah [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) utuh bersel satu, yang mengerjakan segalanya — makan, bergerak, membelah — dalam beberapa mikrometer. Seorang manusia adalah sekitar $3 \times 10^{13}$ [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dari dua ratus macam, tak satu pun di antaranya sanggup hidup sendirian dalam sebuah kolam, masing-masing menurun lewat pembelahan yang tak terputus dari satu [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) telur yang dibuahi. Kelinci [Bab 2](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/2-organisasi-fungsional-seekor-mamalia#ch-b1-mammal-organization) dan pohon ek [Bab 3](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#ch-b1-flowering-plant-organization) adalah teori yang sama, diterapkan dua kali.

## 5.2 Dua macam sel

**Definisi 5.4 (Sel prokariot dan sel eukariot).**

Sebuah *sel prokariot* (bakteri, arkea) tidak berinti: DNA-nya, biasanya satu kromosom melingkar, terletak dalam kawasan [sitoplasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang disebut *nukleoid*, dan ia tidak memiliki ruang berbatas membran. Ia kecil ($0.5\text{ to }5\,\text{µ}\mathrm{m}$) dan dibatasi sebuah [membran plasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) serta, di luarnya, sebuah *dinding sel*. Sebuah *sel eukariot* (protista, jamur, tumbuhan, hewan) menyimpan DNA-nya, berupa beberapa kromosom lurus, di dalam sebuah *inti* yang dibatasi membran rangkap, dan membagi [sitoplasmanya](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) menjadi *organel* berbatas membran ([Bab 6](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#ch-b1-eukaryotic-cell)). Ia lebih besar ($10\text{ to }100\,\text{µ}\mathrm{m}$) dan memiliki [rangka dalam](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-segments) berupa filamen protein.

![Sebuah bakteri (Escherichia coli) yang dibelah. Tanpa inti, tanpa organel: satu kromosom melingkar yang terlipat longgar dalam sitoplasma di antara ribuan ribosom, sebuah dinding di luar membran plasma, flagel untuk berenang dan pili untuk melekat. Panjangnya sekitar 2\, µ m.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-2a16d4b62ca8.svg)

*Sebuah bakteri (*Escherichia coli*) yang dibelah. Tanpa [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), tanpa [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): satu kromosom melingkar yang terlipat longgar dalam [sitoplasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) di antara ribuan ribosom, sebuah dinding di luar [membran plasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), flagel untuk berenang dan pili untuk melekat. Panjangnya sekitar $2\,\text{µ}\mathrm{m}$.*

![Escherichia coli di bawah mikroskop elektron payar (batang di kaki gambar adalah 2\, µ m). Batang sepanjang 2\, µ m, seribu di antaranya muat melintasi satu milimeter; satu sel membelah tiap dua puluh menit dalam medium yang kaya. Gambar: NIAID, domain publik.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-71da341e17c8.jpg)

**Escherichia coli* di bawah [mikroskop elektron](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) payar ([batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) di kaki gambar adalah $2\,\text{µ}\mathrm{m}$). [Batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sepanjang $2\,\text{µ}\mathrm{m}$, seribu di antaranya muat melintasi satu milimeter; satu [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) membelah tiap dua puluh menit dalam medium yang kaya. Gambar: NIAID, domain publik.*

**Proposisi 5.5 (Sel bakteri).**

*E. coli*, bakteri model, adalah [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sepanjang $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ dan selebar $0.8\,\text{µ}\mathrm{m}$: sebuah volume sekitar $1\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ yang memuat satu kromosom berisi $4.6 \times 10^{6}$ pasangan basa ($1.5\,\mathrm{mm}$ DNA yang terlipat sepuluh ribu kali), sekitar $20\,000$ ribosom, beberapa juta molekul protein dari $2000$ macam, dan sering satu atau beberapa *plasmid* — molekul DNA melingkar kecil yang membawa gen tambahan. Selubungnya, dari dalam ke luar, adalah [membran plasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), sebuah dinding tipis *peptidoglikan* (sebuah jala rantai gula yang bersilang ikat lewat peptida pendek, yang menahan tekanan dalam [selnya](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)), dan sebuah membran luar. Bakteri dengan dinding peptidoglikan tebal dan tanpa membran luar menahan zat warna ungu kristal dari *pewarnaan Gram*, yaitu bakteri Gram positif; bakteri berdinding tipis di bawah sebuah membran luar kehilangannya, yaitu Gram negatif, seperti *E. coli*. Flagel berputar seperti baling-baling; pili melekatkan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) pada permukaan dan pada [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) lain.

**Metode 5.6 (Pewarnaan Gram).**

1. Lekatkan sapuan tipis bakteri pada sebuah kaca objek dengan pemanasan.
2. Warnai dengan ungu kristal (semua [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) menjadi ungu), lalu dengan iodin, yang membentuk kompleks besar dengan zat warna di dalam [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) .
3. Bilas dengan alkohol: peptidoglikan tebal [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) Gram positif menyusut dan memerangkap kompleks itu; dinding tipis [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) Gram negatif, begitu alkohol melarutkan membran luarnya, membiarkannya terbilas keluar.
4. Warnai lawan dengan zat warna merah muda (safranin): [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) Gram positif tampak ungu, sedangkan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) Gram negatif tampak merah muda. Hasilnya meramalkan struktur dindingnya dan, dengan itu, kepekaannya terhadap banyak antibiotik.

![Ukuran berbagai benda, pada skala logaritmik, dan peralatan yang memisahkannya. Bakteri terletak tepat di atas batas mikroskop cahaya; sel eukariot sepuluh kali lebih besar pada tiap arah, seribu kali dalam volume.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-906e0b03e596.svg)

*Ukuran berbagai benda, pada skala logaritmik, dan peralatan yang memisahkannya. Bakteri terletak tepat di atas batas [mikroskop cahaya](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes); [sel eukariot](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) sepuluh kali lebih besar pada tiap arah, seribu kali dalam volume.*

**Contoh 5.7 (Mengapa sel eukariot terbagi menjadi ruang).**

Sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ bervolume seribu kali volume sebuah bakteri tetapi hanya berpermukaan membran seratus kali ([Proposisi 1.6](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#prop-b1-organism-environment-sv)). Membran adalah tempat sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) membawa rantai pengubah energi dan sistem pengangkutnya; eukariot mendapatkan kembali permukaannya dengan melipat membran di dalam dirinya — membran dalam sebuah mitokondria, lembaran retikulum endoplasma — dan memperoleh, di samping itu, bilik terpisah tempat kimia yang tak sejalan (pencernaan di dalam lisosom, sintesis di dalam sitosol) dapat berjalan berdampingan.

## 5.3 Melihat sel: mikroskopi

**Definisi 5.8 (Perbesaran dan daya pisah).**

Sebuah mikroskop *memperbesar* (memperbesar bayangan) dan *memisahkan* (memisahkan titik yang bertetangga). Hanya yang kedua membatasi apa yang dapat dilihat: *daya pisah* adalah jarak terkecil $d$ antara dua titik yang masih tampak berbeda,

$$
d = \frac{0.61\,\lambda}{\mathrm{NA}},
$$

dengan $\lambda$ adalah panjang gelombang penyinarannya dan $\mathrm{NA}$ apertura numerik lensa objektifnya (sinus setengah sudut tangkapan cahayanya dikali indeks bias mediumnya, paling besar sekitar $1.4$ dengan minyak). Memperbesar melewati daya pisahnya hanya memperbesar kaburnya, bukan rinciannya.

**Proposisi 5.9 (Mikroskop cahaya dan mikroskop elektron).**

Dengan cahaya tampak ($\lambda \approx 550\,\mathrm{nm}$) dan $\mathrm{NA} = 1.4$, *mikroskop cahaya* memisahkan $0.24\,\text{µ}\mathrm{m}$: [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), kloroplas, mitokondria sebagai titik, bakteri sebagai [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) — dan cuplikan yang hidup serta bergerak. Kontras dalam [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang bening diperoleh lewat pewarnaan (yang biasanya mematikan), lewat *kontras fase* (yang mengubah selisih indeks bias menjadi selisih kecerahan), atau lewat *fluoresensi* (yang menandai satu molekul dengan zat warna atau protein berpendar lalu mencitrakan cahayanya saja). *Mikroskop elektron* memakai elektron berpanjang gelombang beberapa pikometer; [daya pisah](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) praktisnya, yang dibatasi lensanya, sekitar $0.2\,\mathrm{nm}$ pada mikroskop transmisi (TEM: elektron menembus sayatan setebal $50\,\mathrm{nm}$ yang diwarnai logam berat, yang memberikan struktur dalam [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk)) dan beberapa nanometer pada mikroskop payar (SEM: sebuah berkas disapukan pada permukaan berlapis logam, yang memberikan reliefnya). Mikroskopi elektron menuntut ruang hampa serta cuplikan yang mati, terfiksasi dan kering.

![Mikroskop cahaya majemuk: objektifnya membentuk bayangan antara yang diperbesar dan terbalik, yang lalu diperbesar lagi okulernya bagi mata. Apertura numerik objektifnya, bukan perbesaran totalnya, yang menentukan apa yang dapat dipisahkan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-11fcf9e79c37.svg)

*[Mikroskop cahaya](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) majemuk: objektifnya membentuk bayangan antara yang diperbesar dan terbalik, yang lalu diperbesar lagi okulernya bagi mata. Apertura numerik objektifnya, bukan [perbesaran](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) totalnya, yang menentukan apa yang dapat dipisahkan.*

![Sebuah mikroskop cahaya majemuk: lampu dan kondensor di bawah mejanya, satu putaran objektif di atasnya, okuler binokuler. Daya pisah 0.2\, µ m, perbesaran sampai 1000\,, cuplikan hidup dimungkinkan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-d5ca4b483268.jpg)

*Sebuah [mikroskop cahaya](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) majemuk: lampu dan kondensor di bawah mejanya, satu putaran objektif di atasnya, okuler binokuler. [Daya pisah](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) $0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$, [perbesaran](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) sampai $1000\,$, cuplikan hidup dimungkinkan.*

**Metode 5.10 (Memilih peralatannya).**

1. Untuk mengikuti sebuah proses yang hidup (pembelahan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) , gerak, sebuah protein berpendar yang berpindah antarruang): mikroskopi cahaya, kontras fase atau fluoresensi, pada [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang tak terfiksasi.
2. Untuk menghitung dan mengenali [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dalam sebuah [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) : sediaan yang terfiksasi, tersayat dan terwarnai di bawah [mikroskop cahaya](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) .
3. Untuk melihat struktur dalam sebuah [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) , sebuah membran, sebuah virus: mikroskopi elektron transmisi atas sayatan tipis, atau atas partikel yang diwarnai negatif.
4. Untuk melihat relief permukaan sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) atau [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) : mikroskopi elektron payar.
5. Untuk menemukan letak satu protein: imunofluoresensi (cahaya) atau penandaan imunoemas (elektron), dengan antibodi terhadapnya.

**Contoh 5.11 (Sebuah bakteri dan sebuah mitokondria).**

Di bawah [mikroskop cahaya](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) pada $1000\times$, sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) *E. coli* adalah [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) sepanjang $2\,\mathrm{mm}$ pada skala retina, tanpa bagian dalam yang tampak; sebuah mitokondria adalah titik pada batas [daya pisahnya](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution). Pada sayatan TEM bakteri yang sama memperlihatkan kedua membrannya, dindingnya, [nukleoidnya](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) sebagai kawasan berserabut yang pucat dan ribosomnya sebagai butir gelap; mitokondrianya memperlihatkan membran rangkapnya dan lipatan membran dalamnya. Keduanya tidak hidup.

## 5.4 Membongkar sel dan menjaganya tetap hidup

**Definisi 5.12 (Fraksinasi sel).**

Yang disebut *fraksinasi sel* memisahkan komponen sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) untuk ditelaah. [Jaringannya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) *dihomogenkan* — [selnya](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dipecah dalam larutan penyangga dingin yang isotonik lewat penggerusan atau penggeseran, sehingga [organelnya](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) tetap utuh — dan homogenat itu dikenai *sentrifugasi bertingkat*: sederet pemusingan dengan gaya dan lama yang meningkat, yang masing-masing mengendapkan partikel terbesar dan terpadat yang masih tersisa dalam suspensi. Tiap fraksi dikenali dari penampakannya di bawah [mikroskop elektron](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) dan dari *enzim penanda*, yaitu aktivitas yang diketahui hanya berada dalam satu ruang.

![Sentrifugasi bertingkat sebuah homogenat. Tiap pemusingan mengendapkan apa yang lebih besar atau lebih padat daripada yang ditinggalkan pemusingan sebelumnya dalam suspensi: inti lebih dahulu, lalu mitokondria, lalu serpihan membran, dan akhirnya sitosol yang terlarut. Enzim penanda memberi tahu organel mana pergi ke mana.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-0a26243d5ff9.svg)

*[Sentrifugasi bertingkat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) sebuah [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation). Tiap pemusingan mengendapkan apa yang lebih besar atau lebih padat daripada yang ditinggalkan pemusingan sebelumnya dalam suspensi: [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) lebih dahulu, lalu mitokondria, lalu serpihan membran, dan akhirnya sitosol yang terlarut. [Enzim penanda](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) memberi tahu [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) mana pergi ke mana.*

![Fraksi sesudah pemusingan berturut-turut: endapan inti, mitokondria dan mikrosom, masing-masing di bawah supernatannya yang jernih.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-bf6ad09e709c.jpg)

*Fraksi sesudah pemusingan berturut-turut: endapan [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), mitokondria dan mikrosom, masing-masing di bawah supernatannya yang jernih.*

**Proposisi 5.13 (Pengendapan).**

Sebuah partikel bulat berjari-jari $r$ dan bermassa jenis $\rho_p$ dalam fluida bermassa jenis $\rho_f$ dan berkekentalan $\eta$, dalam medan sentrifugal $g_c$ (kelipatan $g$), mengendap pada laju mantap

$$
v = \frac{2}{9}\,\frac{r^2\,(\rho_p - \rho_f)\,g_c}{\eta}
$$

(hukum Stokes). Lajunya tumbuh sebagai kuadrat jari-jarinya: sebuah [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ jatuh seratus kali lebih cepat daripada sebuah mitokondria $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, yang jatuh seribu kali lebih cepat daripada sebuah ribosom $15\,\mathrm{nm}$. Karena itulah tabung yang sama memisahkannya pada laju yang meningkat.

**Bukti.** Pada laju yang mantap seretan Stokes, $6\pi\eta r v$, mengimbangi berat bersih partikel itu dalam fluidanya, $\frac{4}{3}\pi r^3(\rho_p - \rho_f)g_c$; menyelesaikannya untuk $v$ memberikan rumus tadi. ∎

**Definisi 5.14 (Biakan sel).**

Yang disebut *biakan sel* menjaga [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) tetap hidup dan membelah di luar [organismenya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism), dalam medium steril yang memasok zat hara, garam, faktor tumbuh dan, bagi [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) hewan, sebuah permukaan untuk melekat, pada suhu [organismenya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism). Bakteri dan khamir tumbuh dalam medium sederhana dan berlipat dua dalam beberapa menit sampai jam; [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) hewan yang diambil dari sebuah [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) (*biakan primer*) membelah sejumlah kali yang terbatas, sedangkan *galur [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)* yang diturunkan dari tumor atau [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang tertransformasi membelah tanpa batas. Biakan menjadikan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) sebuah objek percobaan: satu jenis, satu medium, satu variabel pada satu waktu.

**Contoh 5.15 (Sebuah kurva pertumbuhan).**

Sebuah labu *E. coli* dalam medium kaya pada $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: sebuah jeda setengah jam, lalu pertumbuhan eksponensial — cacahnya berlipat dua tiap $20\,\mathrm{min}$, sehingga $N = N_0\,2^{t/20}$ — sampai sebuah zat hara habis atau sisanya menumpuk dan biakan itu mencapai dataran dekat $10^9$ [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) tiap mililiter. Dari satu [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), $2^{30} \approx 10^9$ [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dalam sepuluh jam. Kurva yang sama, dengan waktu lipat dua satu hari, memerikan [biakan sel](#def-b1-cell-unit-of-life-culture) manusia.

## 5.5 Latihan

**Latihan 5.1 ★.**

Nyatakan ketiga pernyataan [teori sel](#prop-b1-cell-unit-of-life-theory) dan sebutkan satu bukti bagi masing-masing.

**Solusi Latihan 5.1.**

Semua [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) tersusun dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) (tiap [jaringan](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/4-pola-tubuh-dan-jaringan-hewan#def-b1-body-plans-tissues-tissue) yang diperiksa di bawah mikroskop, tumbuhan maupun hewan, memperlihatkannya); tiap [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) berasal dari [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) (pembelahan teramati pada embrio dan alga; labu Pasteur menyingkirkan generasi spontan); bahan keturunannya diwariskan pada pembelahan (kromosom diikuti sepanjang mitosis).

**Latihan 5.2 ★.**

Sebutkan empat perbedaan antara [sel prokariot](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) dan [sel eukariot](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk).

**Solusi Latihan 5.2.**

[Inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) (tidak ada / ada), [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) berbatas membran (tidak ada / ada), kromosom (satu melingkar / beberapa lurus), ukuran ($0.5\text{ to }5\,\text{µ}\mathrm{m}$ / $10\text{ to }100\,\text{µ}\mathrm{m}$), dinding [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dari peptidoglikan (bakteri) / dari selulosa, kitin atau tidak ada, rangka [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) (sederhana / rumit).

**Latihan 5.3 ★.**

Dari gambar skala ukuran, berapa banyak bakteri yang berjajar ujung ke ujung menyamai sebutir telur katak? Berapa banyak [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) hewan?

**Solusi Latihan 5.3.**

$1\,\mathrm{mm}/1\,\text{µ}\mathrm{m} = 1000$ bakteri; $1000/20 = 50$ [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) hewan.

**Latihan 5.4 ★.**

Mengapa [mikroskop cahaya](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) $2000\times$ tidak memperlihatkan rincian lebih banyak daripada mikroskop $1000\times$?

**Solusi Latihan 5.4.**

[Daya pisahnya](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) bergantung pada panjang gelombang dan apertura numerik, bukan pada [perbesarannya](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution); melewati sekitar $1000\times$ bayangannya [memperbesar](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) kaburnya batas difraksi ($0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$) tanpa memisahkan apa pun yang baru.

**Latihan 5.5 ★★.**

Hitunglah [daya pisah](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) sebuah objektif ber-$\mathrm{NA} = 0.65$ dalam cahaya hijau ($550\,\mathrm{nm}$), dan dalam cahaya biru ($450\,\mathrm{nm}$). Dapatkah ia memisahkan dua bakteri yang berjarak $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$? Dua ribosom yang berjarak $30\,\mathrm{nm}$?

**Solusi Latihan 5.5.**

$0.61\times 550/0.65 = 516\,\mathrm{nm}$; dalam cahaya biru, $422\,\mathrm{nm}$. Dua bakteri berjarak $500\,\mathrm{nm}$: nyaris, dalam cahaya biru; ribosom berjarak $30\,\mathrm{nm}$: tidak, dengan faktor lima belas.

**Latihan 5.6 ★★.**

[Pewarnaan Gram](#prop-b1-cell-unit-of-life-bacterium) sebuah biakan campuran memperlihatkan kokus ungu dan [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) merah muda. Apa yang dikatakan tiap warna tentang dinding [selnya](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)? Yang mana di antara keduanya *E. coli*?

**Solusi Latihan 5.6.**

Ungu: dinding peptidoglikan tebal yang menahan kompleks ungu kristal–iodin, tanpa membran luar (Gram positif). Merah muda: peptidoglikan tipis di bawah sebuah membran luar, zat warnanya terbilas keluar, lalu diwarnai lawan (Gram negatif). *E. coli* adalah [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) Gram negatif: [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) yang merah muda.

**Latihan 5.7 ★★.**

Dengan hukum Stokes serta $\eta = 1 \times 10^{-3}\,\mathrm{Pa}\,\mathrm{s}$ dan $\rho_p - \rho_f =
100\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, hitunglah laju pengendapan sebuah mitokondria ($r = 0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$) pada $10\,000\,g$ dan waktu jatuhnya sejauh $5\,\mathrm{cm}$. Ulangi untuk sebuah [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) ($r = 4\,\text{µ}\mathrm{m}$) pada $1000\,g$.

**Solusi Latihan 5.7.**

Mitokondria: $v = \frac{2}{9}\times(5\times 10^{-7})^2\times 100\times
9.81\times 10^4/10^{-3} = 5.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ dalam $92\,\mathrm{s}$. [Inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) pada $1000\,g$: $v = \frac{2}{9}\times(4\times
10^{-6})^2\times 100\times 9810/10^{-3} = 3.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ dalam $14\,\mathrm{s}$.

**Latihan 5.8 ★★.**

Aktivitas penanda sebuah [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) adalah: suksinat dehidrogenase $80\,\%$ dalam endapan 2, $15\,\%$ dalam endapan 1, $5\,\%$ dalam supernatannya; laktat dehidrogenase $95\,\%$ dalam supernatan akhir. Tafsirkan tiap angka, termasuk $15\,\%$ dalam endapan 1.

**Solusi Latihan 5.8.**

Suksinat dehidrogenase bersifat mitokondria: $80\,\%$ mitokondrianya berada dalam endapan 2; $15\,\%$ dalam endapan 1 adalah mitokondria yang terperangkap dalam [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) utuh dan serpihan atau terseret turun bersama [intinya](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk); $5\,\%$ dalam supernatannya berasal dari mitokondria yang pecah selama penghomogenan. Laktat dehidrogenase bersifat sitosol dan terlarut: ia tinggal dalam supernatan akhir.

**Latihan 5.9 ★★.**

Mikroskop mana yang akan dipakai untuk (a) menyaksikan sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) darah putih menelan sebuah bakteri, (b) menghitung mitokondria dalam sayatan otot, (c) melihat liang selubung [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), (d) melihat bentuk permukaan sebutir serbuk sari? Berikan alasan tiap pilihan.

**Solusi Latihan 5.9.**

(a) Mikroskopi cahaya kontras fase pada [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) hidup (prosesnya berlangsung beberapa menit dan menuntut [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang hidup). (b) Mikroskopi cahaya atas sayatan terwarnai, atau TEM untuk kepastian (mitokondria berada pada batas cahaya). (c) TEM (liangnya $100\,\mathrm{nm}$). (d) SEM (relief permukaan).

**Latihan 5.10 ★★★.**

Labu Pasteur: kaldu yang dididihkan dalam labu berleher angsa tetap jernih tanpa batas waktu; dimiringkan sehingga kaldunya menyentuh debu di lehernya, ia menjadi keruh dalam dua hari. Jelaskan apa yang disingkirkan tiap pengamatan dan apa yang dibuktikan keduanya bersama, lalu sebutkan mengapa mendidihkan dalam labu tersegel saja belum menyelesaikan pertanyaannya.

**Solusi Latihan 5.10.**

Labu yang jernih menyingkirkan kemungkinan bahwa udara itu sendiri, atau kaldu yang telah dididihkan itu sendiri, melahirkan kehidupan: udara masuk dengan bebas lewat lehernya yang terbuka. Labu yang keruh, setelah bersentuhan dengan debunya, memperlihatkan bahwa apa yang telah diperangkap lehernya — partikel dari udara — adalah sumber makhluknya. Bersama-sama keduanya membuktikan bahwa mikroba berasal dari mikroba yang dibawa debu. Labu tersegel yang dididihkan masih membiarkan bantahan bahwa penyegelannya telah menyingkirkan udara yang dibutuhkan sebuah “daya hidup”; leher angsanya meloloskan udara dan hanya menyingkirkan debu.

**Latihan 5.11 ★★★.**

Sebuah biakan *E. coli* mulai pada $10^3$ [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) tiap mililiter dan berlipat dua tiap $25\,\mathrm{min}$. Kapan ia mencapai $10^8$ tiap mililiter? Bila tiap [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) bermassa $1\,\mathrm{pg}$, berapa massa bakteri dalam satu liter pada saat itu, dan mengapa pertumbuhannya berhenti tak lama sesudahnya bahkan dalam glukosa yang berlebih?

**Solusi Latihan 5.11.**

$10^5 = 2^{n}$ memberi $n = 16.6$ kali lipat dua, yakni $415\,\mathrm{min}$, sekitar $7\,\mathrm{h}$. $10^8\times 10^3\,\mathrm{mL}\times1\,\mathrm{pg} = 0.1\,\mathrm{g}$ tiap liter. Pertumbuhannya berhenti karena oksigen (yang hanya dapat dipasok mediumnya beberapa miligram tiap liter), sebuah mineral, atau penumpukan asam dan sisanya menjadi pembatas, bukan glukosanya.

**Latihan 5.12 ★★★.**

“[Sel eukariot](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) adalah bakteri yang belajar melipat.” Bahaslah dalam satu paragraf, dengan memakai rasio permukaan terhadap volume, membran [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), dan apa yang dimungkinkan ruang-ruang itu.

**Solusi Latihan 5.12.**

Sebuah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang sepuluh kali lebih besar pada tiap arah memiliki sepersepuluh permukaan membran tiap satuan volume; karena membran membawa mesin pengubah energi dan pengangkutnya, [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang besar itu akan kelaparan. Eukariot melipatgandakan membrannya dengan melipatnya ke dalam dirinya (retikulum endoplasma, membran dalam mitokondria, tilakoid) dan dengan demikian juga menciptakan ruang tertutup tempat proses yang tak sejalan — pencernaan asam, kimia oksidatif, penyimpanan DNA — berjalan terpisah pada keadaannya sendiri. Gambarannya tepat sejauh menyangkut membran, dan belum lengkap: eukariot juga memperoleh rangka [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dan sebuah [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), dan mitokondrianya adalah keturunan bakteri yang tertelan, bukan lipatan.

## 5.6 Soal: Memfraksinasi Sebuah Hati

**Soal 5.1.**

Soal akhir pekan — sepuluh gram hati tikus yang dibongkar lewat sentrifugasi: endapan, penanda, hukum Stokes dan neraca sebuah enzim, berakhir pada faktor pemurnian fraksi mitokondrianya

$10\,\mathrm{g}$ hati tikus [dihomogenkan](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) dalam $50\,\mathrm{mL}$ sukrosa isotonik yang dingin lalu dipusingkan dalam tiga tahap: $1000\,g$ selama $10\,\mathrm{min}$ (endapan 1), $10\,000\,g$ selama $20\,\mathrm{min}$ (endapan 2), $100\,000\,g$ selama $60\,\mathrm{min}$ (endapan 3), yang menyisakan supernatan akhir. Kadar protein dan dua aktivitas enzim diukur dalam [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) dan dalam tiap fraksinya:

| fraksi | protein (mg) | suksinat dehidrogenase (U) | laktat dehidrogenase (U) |
| --- | --- | --- | --- |
| [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) | 2000 | 100 | 400 |
| endapan 1 | 500 | 15 | 20 |
| endapan 2 | 200 | 60 | 12 |
| endapan 3 | 300 | 5 | 8 |
| supernatan akhir | 950 | 4 | 350 |

Ambil $\eta = 1 \times 10^{-3}\,\mathrm{Pa}\,\mathrm{s}$ bagi mediumnya, lintasan pengendapan $5\,\mathrm{cm}$, dan $g = 9.81\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$.

**Bagian I — Apa berada di mana.**

1. Namailah [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) utama dalam tiap endapan.
2. Mengapa medium penghomogenannya harus dingin dan isotonik?
3. Suksinat dehidrogenase adalah penanda ruang yang mana? Laktat dehidrogenase penanda ruang yang mana?
4. Hitunglah perolehan kembali proteinnya: jumlah atas semua fraksinya sebagai persentase [homogenatnya](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) . Beri tanggapan.
5. Hitunglah perolehan kembali tiap aktivitas enzim dengan cara yang sama.
6. Hitunglah kadar protein tiap gram hati dan fraksi massa segar hati itu yang berupa protein.

**Bagian II — Hukum Stokes.** Mitokondria: jari-jari $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, kelebihan massa jenis $100\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$. [Inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): jari-jari $4\,\text{µ}\mathrm{m}$, kelebihan yang sama. Ribosom: jari-jari $12\,\mathrm{nm}$, kelebihan massa jenis $600\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

7. Hitunglah laju pengendapan sebuah mitokondria pada $10\,000\,g$ dan waktu tempuhnya sejauh $5\,\mathrm{cm}$ . Cukupkah $20\,\mathrm{min}$ ?
8. Hitunglah jarak tempuh sebuah mitokondria selama pemusingan pertama ( $1000\,g$ , $10\,\mathrm{min}$ ). Berapa fraksi mitokondria, yang tersebar merata pada awalnya, yang akan mengendap pada tahap pertama itu?
9. Bandingkan dengan $15\,\%$ suksinat dehidrogenase yang ditemukan dalam endapan 1. Apa lagi yang dapat menyeret mitokondria ke dalam endapan 1?
10. Hitunglah waktu sebuah [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) menempuh $5\,\mathrm{cm}$ pada $1000\,g$ .
11. Hitunglah waktu sebuah ribosom menempuh $5\,\mathrm{cm}$ pada $100\,000\,g$ . Akankah sebuah ribosom mengendap pada $10\,000\,g$ dalam $20\,\mathrm{min}$ ?
12. Jelaskan mengapa urutan pemusingannya dengan gaya yang meningkat dan mengapa tiap tahapnya harus cukup lama tetapi tidak terlalu lama.

**Bagian III — Aktivitas jenis dan pemurnian.** Aktivitas jenis sebuah enzim dalam sebuah fraksi adalah aktivitasnya tiap miligram protein. Faktor pemurnian sebuah fraksi bagi sebuah enzim adalah aktivitas jenisnya dibagi aktivitas jenis dalam [homogenatnya](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation); rendemennya adalah aktivitas fraksi itu dibagi aktivitas [homogenatnya](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation).

13. Hitunglah aktivitas jenis suksinat dehidrogenase dalam [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) dan dalam tiap fraksinya.
14. Hitunglah faktor pemurnian dan rendemen suksinat dehidrogenase dalam endapan 2.
15. Hitunglah faktor pemurnian suksinat dehidrogenase dalam endapan 3 dan tafsirkan nilainya.
16. Hitunglah aktivitas jenis laktat dehidrogenase dalam [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) dan dalam supernatan akhir, serta faktor pemurnian dan rendemen yang bersesuaian.
17. Mengapa faktor pemurnian enzim sitosol lebih rendah daripada faktor enzim mitokondria meskipun rendemennya lebih tinggi?
18. Endapan 2 memuat $12\,\mathrm{U}$ laktat dehidrogenase. Apakah enzim itu sebagian bersifat mitokondria? Ajukan penjelasan yang lebih baik dan sebuah cara mengujinya.
19. Berapa fraksi protein hati itu yang bersifat mitokondria, seandainya seluruh suksinat dehidrogenasenya bersifat mitokondria dan endapan 2 murni $60\,\%$ ? (Petunjuk: pakai aktivitas jenis mitokondria murni, yang disimpulkan dari endapan 2, dan aktivitas totalnya.)

**Bagian IV — Memeriksa fraksinya.**

20. Endapan 2 diperiksa dengan mikroskopi elektron: peralatan dan sediaan yang mana, dan apa yang seharusnya terlihat?
21. Bagaimana cara memeriksa endapan 1 terhadap [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang belum pecah, dan apa yang akan dilakukan bila ditemukan banyak?
22. Endapan 2 disuspensikan kembali dan dilapiskan pada sebuah gradien massa jenis sukrosa, lalu dipusingkan sampai tiap partikel berhenti di tempat massa jenisnya sama dengan massa jenis mediumnya. Mitokondria membentuk pita pada $1.18\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ , lisosom pada $1.22\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ , peroksisom pada $1.24\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ . Jelaskan mengapa pemisahan ini berhasil sedangkan [sentrifugasi bertingkat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) tidak sanggup mencapainya.
23. Aktivitas asam fosfatase dalam endapan 2 naik tajam ketika sebuah deterjen ditambahkan pada pengujiannya. Jelaskan, dan sebutkan apa yang dikatakannya tentang keadaan lisosom dalam endapan itu.
24. Seorang mahasiswa menghomogenkan dalam air murni alih-alih sukrosa isotonik. Ramalkan pengaruhnya pada endapan 2 dan pada sebaran suksinat dehidrogenase serta asam fosfatase.
25. Ringkaslah hasilnya: faktor pemurnian dan rendemen fraksi mitokondrianya, dan apa yang membatasi masing-masing.

**Solusi Soal 5.1.**

**1.** Endapan 1: [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) (dan [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) utuh, serpihan). Endapan 2: mitokondria (dengan lisosom dan peroksisom). Endapan 3: mikrosom (serpihan retikulum endoplasma) dan ribosom. **2.** Dingin memperlambat enzimnya (termasuk protease dan fosfolipase yang terlepas oleh pemecahan) dan mengawetkan [organelnya](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk); isotonik agar [organelnya](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) tidak membengkak dan pecah maupun mengerut. **3.** Mitokondria (membran dalam); sitosol. **4.** $500 + 200 + 300 + 950 = 1950\,\mathrm{mg}$, $97.5\,\%$: kehilangan pada dinding tabung dan dalam pemindahan. **5.** SDH: $15 + 60 + 5 + 4 = 84$, $84\,\%$ (sebagian aktivitasnya hilang oleh kerusakan mitokondria). LDH: $20 + 12 + 8 + 350 = 390$, $97.5\,\%$. **6.** $2000/10 = 200\,\mathrm{mg}/\mathrm{g}$: $20\,\%$ massa segarnya (selebihnya sebagian besar air). **7.** $v = \frac{2}{9}\times(5\times 10^{-7})^2\times 100\times
9.81 \times 10^{4}/10^{-3} = 5.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ dalam $92\,\mathrm{s}$: $20\,\mathrm{min}$ lebih dari cukup. **8.** Pada $1000\,g$, $v = 5.4 \times 10^{-5}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; dalam $600\,\mathrm{s}$, $3.3\,\mathrm{cm}$. Tersebar merata sepanjang $5\,\mathrm{cm}$, mitokondria yang berada dalam $3.3\,\mathrm{cm}$ dari dasarnya sampai ke sana: $65\,\%$, seandainya tak ada hal lain yang campur tangan. **9.** Hanya $15\,\%$ yang benar-benar mengendap: sebuah endapan yang nyata tidak memerangkap segala yang sampai kepadanya ([inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang memadat disuspensikan kembali dengan lembut dan lapisan atasnya yang longgar tinggal dalam supernatan), dan rumusnya menaksir terlalu tinggi laju [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang tidak bulat dan berair. Mitokondria di dalam [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang belum pecah dan yang melekat pada [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) juga masuk ke endapan 1. **10.** $v = \frac{2}{9}\times(4\times 10^{-6})^2\times 100\times
9810/10^{-3} = 3.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $14\,\mathrm{s}$. **11.** $v = \frac{2}{9}\times(1.2\times 10^{-8})^2\times 600\times
9.81 \times 10^{5}/10^{-3} = 1.9 \times 10^{-5}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ dalam $2650\,\mathrm{s}$, $44\,\mathrm{min}$. Pada $10\,000\,g$ lajunya $1.9 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$: dalam $20\,\mathrm{min}$, $2.3\,\mathrm{mm}$, sehingga ribosomnya tinggal dalam supernatan 2. **12.** Lajunya sebanding dengan $r^2$: pada gaya yang rendah hanya partikel terbesar yang bergerak berarti, sehingga tiap tahap mengendapkan satu golongan dan menyisakan yang lebih kecil. Terlalu singkat, golongan itu belum sepenuhnya mengendap; terlalu lama, golongan berikutnya mulai mencemari endapannya. **13.** [Homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) $100/2000 = 0.05\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; endapan 1 $15/500 = 0.03$; endapan 2 $60/200 = 0.30$; endapan 3 $5/300 = 0.017$; supernatan $4/950 = 0.004$. **14.** Pemurnian $0.30/0.05 = 6$; rendemen $60/100 =
60\,\%$. **15.** $0.017/0.05 = 0.33$: endapan 3 miskin mitokondria; sedikit aktivitas yang dipegangnya berasal dari serpihan membran mitokondria yang dihasilkan penghomogenan, yang mengendap bersama mikrosomnya. **16.** LDH: [homogenat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) $400/2000 = 0.2\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; supernatan $350/950 = 0.37\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; pemurnian $1.8$; rendemen $87.5\,\%$. **17.** Sitosol adalah separuh protein [selnya](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), sehingga sitosol yang murni sekalipun hanya dapat melipatduakan aktivitas jenisnya; mitokondrianya seperenam atau kurang, sehingga mengasingkannya memekatkan enzimnya enam kali atau lebih. Rendemennya tinggi bagi enzim yang terlarut karena ia tidak ikut hilang bersama [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang rusak. **18.** Tidak: endapan 2 memegang $200\,\mathrm{mg}$ protein dan memerangkap supernatan di antara partikelnya; $12\,\mathrm{U}$ adalah $3\,\%$ totalnya, yang sesuai dengan sitosol yang terperangkap. Uji: cucilah endapan itu (suspensikan kembali lalu pusingkan lagi): enzim yang terperangkap akan pergi, enzim yang terikat akan tinggal. **19.** Bila endapan 2 mengandung $60\,\%$ mitokondria, maka mitokondria murni memiliki $0.30/0.6 = 0.5\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; $100\,\mathrm{U}$ hati itu lalu sepadan dengan $200\,\mathrm{mg}$ protein mitokondria, yakni $10\,\%$ dari $2000\,\mathrm{mg}$. **20.** TEM atas endapan yang terfiksasi, tertanam, tersayat tipis dan terwarnai logam berat: potongan berbentuk kacang dengan membran rangkap dan krista, dengan beberapa lisosom (benda padat) dan peroksisom di antaranya. **21.** Lihatlah setetes endapan yang disuspensikan kembali di bawah mikroskop kontras fase dan hitunglah [sel](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) utuh di antara [inti](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang bebas; bila banyak, homogenkan lebih saksama (lebih banyak sapuan, alu yang lebih rapat) lalu pusingkan lagi, sebab [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang terperangkap menurunkan tiap rendemen. **22.** [Sentrifugasi bertingkat](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) memisahkan menurut ukuran (laju $\propto r^2$) dan ketiga [organel](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) itu berukuran serupa; dalam sebuah gradien massa jenis sebuah partikel berhenti pada massa jenisnya sendiri tanpa memandang ukurannya, dan ketiga massa jenis itu berbeda. **23.** Lisosom yang utuh menahan enzimnya di dalam sebuah membran yang tak dilewati substratnya (latensi); deterjennya memecah membran itu dan memaparkannya. Karena itu lisosom dalam endapan itu sebagian besar utuh. **24.** Air bersifat hipotonik: [organelnya](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) membengkak dan pecah. Mitokondria dan lisosomnya robek, sehingga endapan 2 menyusut; suksinat dehidrogenase (yang terikat membran) sebagian pergi ke endapan 3 sebagai serpihan membran; asam fosfatase (yang terlarut di dalam lisosom) terlepas ke dalam supernatan akhir. **25.** Faktor pemurnian $6$, rendemen $60\,\%$. Faktornya dibatasi pencemaran (lisosom, peroksisom, sitosol yang terperangkap: endapan 2 mengandung $60\,\%$ mitokondria); rendemennya dibatasi mitokondria yang hilang ke endapan 1 (terperangkap) dan yang pecah selama penghomogenan.