1. Fraksionasi sel

Merupakan suatu cara untuk memisahkan sel menjadi bagian-bagian, memisahkan organel-organel utama sehingga fungsinya masing-masing dapat dipelajari. Alat yang digunakan untuk memfraksionasi sel ini adalah sentrifuge, sejenis komidi putar untuk tabung reaksi yang mampu berputar pada berbagai kecepatan. Mesin yang paling canggih, yang disebut ultra sentrifuge, dapat berputar secepat 80.000 putaran per menit (rpm) dan memberikan gaya pada partikel-partikel hingga 500.000 kali gaya gravitasi (500.000 g).

Pada gambar di atas sel yang dihancurkan disentrifuge pada berbagai kecepatan dan jangka waktu yang berbeda untuk mengisolasi komponen-komponen yang ukurannya berbeda. Proses ini dimulai dengan homogenisasi, pengacauan jaringan dan selnya dengan bantuan peralatan seperti blender dapur atau peralatan ultrasuara. Homogenate campuran organel-organel yang mirip sup, sedikit membrane dan molekul-molekul dari sel yang rusak, kemudian difraksionasi dengan serangkaian pemutaran dalam suatu alat sentrifuge. Setelah masing-masing tahap sentrifugasi, bagian yang tidak membentuk pelet, atau supernatant, dituang dan disentrifugasi lagi, dengan kecerpatan yang lebih tinggi. Dengan menentukan fraksi-frasi sel mana yang berkaitan dengan proses metabolisme tertentu, fungsinya bisa dikaitkan dengan organel-organel tertentu.

2. Mengapa sebagian besar sel berukuran mikroskopik ?

Berdasarkan gambar di bawah ini diperlihatkan bahwa kebutuhan akan metabolisme memberikan batas atau ukuran yang praktis untuk suatu sel tunggal. Begitu suatu objek dengan bentuk tertentu bertambah ukuran, volumenya berkembang lebih cepat dari pada luas permukaannya. (Luas sebanding dengan kuadrat dimensi linier, sementara volume sebanding dengan pangkat tiga dimensi liniernya). Dengan demikian untuk objek yang berbentuk sama, semakin kecil objeknya, semakin kecil perbandingan luas permukaan terhadap volumenya.

(a) Dalam sembarangan suatu panjang, sel kecil ini berukuran 1 pada setiap sisi. Kita kemudian dapat menghitung luas permukaan sel, volume dan rasio luas permukaan terhadap volume.

(b) Begitu ukuran sel naik ke 5 satuan panjang untuk tiap sisi, rasio luas permukaan terhadap volume akan berkurang jika disbandingkan dengan sel yang lebih kecil. Laju pertukaran kimiawi dengan lingkungan ekstraseluler mungkin saja tak cukup untuk memelihara sel karena sebagian besar sitoplasmanya relative jauh dari membrane luar.

(c) Dengan membagi sel besar menjadi banyak sel yang lebih kecil, kita mendapatkan rasio luas-permukaan terhadap volume yang dapat memenuhi kebutuhan setiap sel untuk memperoleh nutrient dan mengeluarkan produk limbah. Hubungan geometric ini menjelaskan mengapa sebagian besar sel itu berukuran mikroskopik, dan mengapa mikroorganisme yang lebih besar umumnya tidak memiliki sel yang lebih besar dari pada organisme yang lebih kecil, tetapi organisme yang besar tersebut mempunyai lebih banyak sel.

3. Sel Tumbuhan

1) Sitoplasma, adalah cairan yang terdapat di dalam sel dan di luar inti sel. Yaitu sebagai tempat berlangsungnya metabolisme seperti respirasi sel (glokolisis).

2) Plastida adalah bagian dari sel yang bisa ditemui pada alga dan tumbuhan (Kingdom Plantae). Plastida berperan dalam fotosintesis.

3) Vakuola yang besar (dikelilingi membran, disebut tonoplas, yang menjaga turgor sel dan mengontrol pergerakan molekul di antara sitosol dan getah.

4) Dinding sel yang tersusun atas selulosa dan protein, dalam banyak kasus lignin, dan disimpan oleh protoplasma di luar membran sel. Ini berbeda dengan dinding sel fungi, yang dibuat dari kitin, dan prokariotik, yang dibuat dari peptidoglikan.

5) Plasmodesmata, merupakan pori-pori penghubung pada dinding sel memungkinkan setiap sel tumbuhan berkomunikasi dengan sel berdekatan lainnya. Ini berbeda dari jaringan hifa yang digunakan oleh fungi

6) Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah "pembangkit tenaga" bagi sel.

7) Ribosom ialah organel kecil dan padat dalam sel yang berfungsi sebagai tempat sintesis protein

8) RE halus berfungsi dalam berbagai macam-macam proses metabolisme, termasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan menawarkan obat dan racun.

9) RE kasar, tampak kasar karena ribosom menonjol dipermukaan sitoplasmik membrane. Oleh karena itu fungsi sebagai tempet sintesis protein

10) Badan golgi, berfungsi untuk menambahkan glikosilat pada protein dan untuk sekresi

4. Transpor sel

Pengangkutan molekul-molekul zat di dalam sel melalui membrane plasma dapat berlangsung secara transportasi aktif dan transportasi pasif.

1) Transpor Aktif

Protein transport → membrane sel bersifat permeable terhadap ion dan molekul polar spesifik. Substansi hidrofilik menghindari kontak dengan byilayer lipid dengan lewat melalui protein transport yang membentang membrane. Sejumlah protein transpor berfungsi karena memilikisaluran hidrofilik yang digunakan oleh molekul tertentu sebagai saluran untuk melewati membrane. Protein transpor lain mengikat senyawa yang dibawanya dan secara fisik menggerakkannya dan melintasi membrane.

Dari gambar di atas protein yang membentang membrane mungkin memberikan suatu saluran hidrofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentu. Beberapa protein transport menghidrolisis ATP sebagai sumber energi untuk memompa bahan melintasi membrane tersebut secara aktif.

2) Transpor pasif

a) Difusi

Dari gambar di samping (1) suatu zat akan berdifusi dari tempat yang lebih pekat ke tempat yang kurang pekat. Membrane, tampak di sini dalam sayatan melintang, memiliki pori yang cukup besar sehingga molekul pewarna dapat melintasinya. Difusi menuruni gradient konsentrasi menyebabkan kesetimbangan dinamik; molekul zat terlarut terus melintasi membrane, tetapi pada laju yang sama dalam ke dua arah. (2) dalam kasus ini, larutan dua zat pewarna yang berbeda dipisahkan oleh membrane yang permeable terhadap kedua zat tersebut. Setiap zat pewarna tersebut berdifusi menuruni gradient konsentrasinya sendiri. Akan terdapat selisih difusi zat pewarna hijau kea rah kiri, sekalipun konsentrasi zat terlarut total pada awalnya lebih tinggi pada sisi kiri.

b) Osmosis

Pada gambar di samping dua larutan gula yang berbeda konsentrasinya dipisahkan oleh membrane berpori yang permeable terhadap pelarut (air) tetapi tidak terdapat zat terlarutnya (gula). Air berdifusi dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik. Transport pasif air, atau osmosis, mengurangi perbedaan konsentrasi gula.

5. Dua generasi model membrane

(a) Model Davson-Danielli, yang diusulkan pada tahun 1935, seperti sandwich bilayer fosfolipid di antara dua lapisan protein. Pada mikrograf electron dari sel yang diwarnai dengan atom logam berat, membrane plasma berupa tiga lapisan, yang menunjukkan dua pita gelap ("berwarna") yang dipisahkan oleh suatu lapis tak berwarna. Ebagian besar ahli mikroskopi electron awal berasumsi bahwa zat warna itu menempel pada protein dan kepala hidrofilik fosfolipid, dan membiarkan inti hidrofobik membrane tak berwarna .

(b) Model mosaik fluida → mendispersikan protein dan mencelupkannya ke dalam bilayer fosfolipid, yang berada dalam wujud fluida. Protein membrane terdispersi dan secara individual disisipkan ke dalam bilayer fosfolipid, dan hanya daerah-daerah hidrofiliknya yangmenonjol cukup jauh dari bilayernya yang dipaparkan ke air. Pengaturan molekuler ini akan memaksimumkan kontak daerah hidrofilik protein dan fosfolipid dengan air. Menurut model ini membrane merupakan mosaic molekul protein yang terapung pada bilayer fluida yang terdiri dari fosfolipid-fosfolipid.