Daftar bab

Kenalan dengan para tokoh

Sepanjang buku, kamu akan ditemani dua pemandu manusia dan warga-warga molekul yang bekerja di Negara Sel. Setiap tokoh adalah molekul atau organela sungguhan. Jadi dengan mengenal tokohnya, kamu sekaligus mengenal biologinya.

Cara membaca buku ini

Buku ini bisa dibaca oleh siswa SMP sampai mahasiswa. Pilih tingkat bacaanmu di pojok kanan atas. Mode SMP menampilkan inti cerita. Mode SMA menambah istilah ilmiah. Mode Kuliah membuka kotak Zona Kampus berisi mekanisme molekuler yang lebih dalam.

Setiap animasi punya tombol Putar, Sebelumnya, dan Berikutnya. Jadi kamu bisa berhenti di tiap langkah selama yang kamu mau. Di akhir bab ada kuis singkat. Beberapa bab juga punya permainan dan simulator. Untuk berlatih lebih dalam, setiap bab punya LKPD yang bisa dicetak dan 20 soal di Bank Soal.

1.1 Sel: satuan terkecil kehidupan

Coba lihat kulit tanganmu, rambutmu, atau sepotong daun. Semuanya tersusun dari bata-bata hidup yang sangat kecil bernama sel. Ada makhluk yang hanya terdiri dari satu sel, misalnya bakteri dan ragi. Ada juga yang terdiri dari triliunan sel, misalnya kita. Satu sel sudah bisa melakukan semua syarat hidup: makan, menghasilkan energi, membuang sampah, merespons lingkungan, dan berkembang biak.

Kata sel berasal dari bahasa Latin cella, artinya "kamar kecil". Pada tahun 1665, Robert Hooke mengamati irisan gabus dengan mikroskop buatannya. Ia melihat ruang-ruang kosong mirip kamar-kamar biara. Sekitar 170 tahun kemudian, para ilmuwan menyadari bahwa semua makhluk hidup tersusun dari "kamar-kamar" ini.

1.2 Kalau sel sebesar Kota Palembang

Ukuran sel sulit dibayangkan karena satuannya mikrometer (µm, seperseribu milimeter) dan nanometer (nm, sepersejuta milimeter). Mari kita perbesar semuanya satu miliar kali. Satu sel hewan (±20 µm) akan menjadi selebar ±20 km, kira-kira selebar Kota Palembang. Lihat seberapa besar "bangunan" di dalamnya:

1.3 Peta Negara Sel

Inilah peta sel hewan, misalnya sel otot atau sel pankreas. Setiap "bangunan" adalah organela, artinya "organ kecil". Ketuk bangunan mana saja untuk membuka Kartu Tanda Organela (KTP)-nya. Perhatikan juga kurir yang berjalan, surat yang datang, dan paket yang dilepas di pelabuhan.

1.4 Daftar lembaga Negara Sel

Ringkasan semua organela yang tadi kamu jelajahi. Simpan tabel ini sebagai "peta saku" untuk bab-bab berikutnya.

1.5 Tiga jenis negara

Tidak semua sel dibangun dengan denah yang sama. Sel hewan, sel tumbuhan, dan sel bakteri punya "arsitektur" berbeda sesuai gaya hidupnya.

1.6 Semua lembaga bekerja sama

Tidak ada organela yang bekerja sendirian. Coba ikuti satu kisah besar yang akan menjadi tulang punggung buku ini: sel pankreas membuat insulin dan mengirimkannya ke sel otot. Setiap langkahnya melibatkan lembaga yang berbeda:

1. Perpustakaan (inti) menyimpan resep insulin. Bab 2
2. Juru salin menyalin resep menjadi mRNA. Bab 3
3. Dapur (ribosom) memasak rantai protein. Bab 4
4. Ruang packing (RE), ekspedisi (Golgi), kurir, lalu pelabuhan mengirim insulin ke luar sel. Bab 5
5. Insulin menjadi surat yang diterima kotak surat (reseptor) di sel otot. Bab 6
6. Sel otot memasang pintu glukosa (GLUT4). Kalau komunikasi ini gagal, terjadilah diabetes. Bab 7
7. Glukosa yang masuk "dibakar" di PLN (mitokondria). Sampahnya diurus dinas kebersihan. Bab 8 & Bab 9

2.1 Gedung perpustakaan: nukleus

Nukleus (inti sel) biasanya organela terbesar di sel hewan, dengan garis tengah ±5–10 µm. Tugas utamanya menjaga DNA, satu-satunya "buku resep asli" milik sel, dan menentukan resep mana yang boleh dibaca hari ini.

2.2 Dari rak sampai ke huruf

Resep pempek di perpustakaan tersimpan bertingkat: gedung → rak → buku/kertas → bab resep → kata → huruf. Hal yang sama berlaku untuk informasi genetik. Tekan Putar atau Berikutnya untuk memperbesar selangkah demi selangkah.

2.3 Bahasa empat huruf

DNA berbentuk tangga berpilin (double helix). Kedua "tiang" tangga tersusun dari gula dan fosfat yang bergantian. "Anak tangganya" adalah pasangan basa. Pasangannya selalu sama: A dengan T dan G dengan C, seperti kepingan puzzle yang hanya cocok dengan pasangannya.

2.4 Genom manusia dalam angka

Jika satu set genom dicetak dengan huruf seukuran buku pelajaran (±3.000 huruf per halaman), hasilnya sekitar satu juta halaman, setara ±1.000 buku setebal 1.000 halaman. Setiap sel tubuhmu menyimpan dua set perpustakaan itu di ruang selebar 6 µm.

2.5 Buku sama, bab yang dibaca berbeda

Sel otot, sel saraf, dan sel pankreas di tubuhmu menyimpan perpustakaan yang persis sama. Yang berbeda adalah bab yang dibuka. Sel beta pankreas rajin membaca resep insulin. Sel otot membaca resep aktin, miosin, dan pintu glukosa GLUT4. Resep insulin di sel otot tetap ada, tapi bukunya digembok.

2.6 Memfotokopi seluruh perpustakaan

Sebelum membelah, sel harus menyalin seluruh perpustakaannya supaya kedua sel anak mendapat set lengkap. Proses ini disebut replikasi DNA. Tangga DNA dibuka seperti ritsleting, lalu setiap untai lama menjadi cetakan untai baru. Hasilnya, tiap DNA baru terdiri dari satu untai lama dan satu untai baru (semikonservatif). Enzim DNA polimerase sangat teliti: setelah pemeriksaan ulang dan perbaikan salah pasang, salah ketiknya hanya sekitar 1 huruf per miliar. Animasinya ada di Bab 11.

3.1 Mengapa resep harus disalin?

Protein dibuat di ribosom (dapur) yang berada di luar inti. Padahal resepnya, yaitu gen di DNA, ada di dalam inti. Sel tidak membawa DNA keluar. Sel membuat salinan gen dalam bentuk mRNA (messenger RNA, RNA pembawa pesan). Ada tiga alasan kuat:

3.2 Para pemeran

3.3 Menyalin resep, langkah demi langkah

Ikuti Polim menyalin gen insulin. Perhatikan tiga hal: siapa yang datang lebih dulu, bagaimana DNA dibuka, dan ke mana salinan tumbuh.

3.4 Merapikan salinan sebelum keluar

Salinan pertama (pra-mRNA) masih "mentah". Di dalamnya ada bagian resep yang dipakai, disebut ekson, dan sisipan yang tidak dipakai, disebut intron. Bayangkan resep yang diselingi iklan. Sebelum keluar, salinan diberi topi, diberi ekor, dan iklannya digunting.

Satu resep, banyak varian pempek

Bagian-bagian resep bisa disambung dengan kombinasi berbeda. Dari satu adonan dasar, penjual pempek bisa membuat kapal selam, lenjer, atau adaan. Begitu juga satu gen bisa menghasilkan beberapa versi protein. Proses ini disebut splicing alternatif. Sekitar 95% gen manusia yang punya banyak ekson mengalaminya. Inilah salah satu rahasia mengapa ±20.000 gen cukup untuk membuat puluhan ribu jenis protein.

3.5 Main: Jadi juru salin!

Sekarang giliranmu menjadi Polim. Di bawah ini ada untai cetakan dari gen rahasia PEMPEK-1. Tulis salinan mRNA-nya huruf demi huruf. Simpan hasilnya, karena resep ini akan kamu masak di Bab 4!

4.1 Membaca resep per tiga huruf: kodon

mRNA ditulis dengan 4 huruf (A, U, G, C), sedangkan protein tersusun dari 20 jenis asam amino. Bagaimana 4 huruf bisa menunjuk 20 bahan? Jawabannya: resep dibaca per tiga huruf sekaligus. Setiap kata tiga huruf disebut kodon. Ada 4 × 4 × 4 = 64 kodon, lebih dari cukup untuk 20 asam amino.

4.2 Para pemeran dapur

4.3 Memasak, langkah demi langkah

Resep ini adalah mRNA hasil salinanmu di Bab 3: AUG CCU GAA AUG CCA GAG AAA UAA. Perhatikan kurir yang datang ke meja A, bahan yang dipindah, lalu dapur yang bergeser.

4.4 Main: Dapur Ribo

Kamu jadi koki! Pilih kurir tRNA yang antikodon-nya cocok dengan kodon di meja A. Ingat aturannya: A berpasangan dengan U, dan G dengan C. Hati-hati dengan kodon terakhir!

4.5 Banyak koki, satu resep

Satu mRNA tidak hanya dimasak satu ribosom. Begitu ribosom pertama bergerak menjauh dari kodon mulai, ribosom kedua langsung naik, disusul yang ketiga, dan seterusnya. Rangkaian ribosom pada satu mRNA disebut polisom. Hasilnya, banyak protein dibuat sekaligus dari satu salinan resep.

4.6 Dari adonan ke pempek siap saji

Rantai asam amino yang baru lepas dari ribosom masih berupa "adonan panjang". Supaya bisa bekerja, rantai itu harus dilipat menjadi bentuk tiga dimensi yang tepat. Ilmuwan membagi bentuk protein menjadi empat tingkatan. Kita pakai perumpamaan pempek.

5.1 Dimakan sendiri atau dikirim?

Semua ribosom sebenarnya sama. Yang membedakan tempat kerjanya adalah resepnya. Resep protein yang akan dikirim keluar sel atau dipasang di membran diawali "kalimat" khusus yang disebut peptida sinyal. Kalimat ini berupa ±15–30 asam amino pertama yang intinya bersifat "takut air". Begitu kalimat ini muncul dari ribosom, ribosom langsung digiring ke RE.

5.2 Digiring ke dapur RE

Bagaimana ribosom yang sedang memasak di sitoplasma bisa pindah dan menempel di RE? Ada petugas khusus bernama SRP (signal recognition particle), partikel pengenal sinyal.

5.3 Ruang packing yang ketat: RE kasar

RE kasar adalah jaringan kantong pipih yang bersambung dengan selubung inti. Permukaannya "kasar" karena ditempeli ribuan ribosom. Ruang di dalamnya, lumen, adalah ruang packing sekaligus ruang kontrol mutu. Di sinilah protein ekspor mendapat bentuk dan "segel" pertamanya.

5.4 Kantor ekspedisi: Badan Golgi

Paket dari RE dibawa vesikel kecil ke Badan Golgi, tumpukan 4–8 kantong pipih (sisterna). Golgi punya "loket depan" yang menghadap RE (sisi cis) dan "loket belakang" yang menghadap membran sel (sisi trans). Selama melewati tumpukan ini, paket dimodifikasi, disortir, lalu diberi label alamat.

5.5 Kurir dan jalan tol

Sitoplasma terlalu padat untuk sekadar menunggu paket "hanyut". Paket diangkut kurir protein motor yang berjalan di atas jalan tol mikrotubulus. Mikrotubulus punya arah: ujung minus (−) di pusat sel (dekat sentrosom) dan ujung plus (+) di pinggir sel (dekat membran).

5.6 Pelabuhan: eksositosis

Sesampainya di membran, paket tidak "dilempar" keluar. Membran vesikel melebur dengan membran sel, sehingga isinya tumpah ke luar. Proses ini disebut eksositosis. Tali pengikat berbentuk ritsleting bernama SNARE menarik kedua membran sampai menyatu.

5.7 Lacak paket insulin

Sekarang gabungkan semuanya. Ikuti perjalanan satu paket insulin di sel beta pankreas, dari perpustakaan sampai pelabuhan, seperti melacak resi kiriman.

Kalau pengiriman gagal

6.1 Mengapa sel harus berkirim surat?

Tubuhmu ibarat republik berisi 30 triliun negara mini. Setiap negara punya tugas, tapi semuanya harus kompak. Kapan menyimpan gula, kapan membakarnya, kapan tumbuh, kapan berhenti tumbuh, kapan melawan kuman. Semua itu diputuskan lewat surat-menyurat antarsel. Surat itu berupa molekul sinyal: hormon, neurotransmiter, faktor pertumbuhan, dan sitokin.

6.2 Tiga unsur komunikasi

6.3 Jarak pengiriman surat

Ada juga autokrin: surat yang dikirim untuk dirinya sendiri, misalnya sel T yang merangsang dirinya sendiri agar memperbanyak diri saat melawan infeksi.

6.4 Dua jenis surat: larut air dan larut lemak

Ingat, membran sel tersusun dari lapisan lemak (Bab 10). Karena itu sifat surat sangat menentukan jalan yang ditempuhnya:

6.5 Penerimaan → transduksi → respons

Semua komunikasi sel mengikuti tiga tahap. Penerimaan: surat menempel di reseptor. Transduksi: pesan diubah dan diteruskan lewat rangkaian protein, sering dibantu pembawa pesan kedua seperti cAMP dan ion kalsium. Respons: sel melakukan sesuatu, misalnya membuka pintu, mengaktifkan enzim, atau membaca gen baru.

6.6 Surat juga harus bisa "dimatikan"

Bel pintu yang macet dan berbunyi terus sama berbahayanya dengan bel yang rusak. Sel punya banyak cara untuk menghentikan pesan: hormon dihancurkan atau dibuang ginjal, reseptor ditarik ke dalam sel (endositosis), dan gugus fosfat "tanda menyala" dicopot enzim fosfatase. Kalau tombol OFF ini rusak, sel terus menerima perintah "tumbuh!" dan bisa menjadi sel kanker.

6.7 Salah komunikasi = penyakit

7.1 Dari piring ke darah

Pempek terbuat dari sagu atau tapioka (pati) dan ikan (protein). Pati adalah rantai panjang glukosa. Enzim amilase di mulut dan usus memotong rantai itu menjadi potongan pendek, lalu enzim di dinding usus menuntaskannya menjadi glukosa tunggal. Glukosa lalu diserap dinding usus dan masuk ke darah. Dalam 30–60 menit setelah makan, gula darah naik.

Kadar gula darah harus dijaga dalam rentang sempit. Terlalu rendah, otak kehabisan bahan bakar. Terlalu tinggi, pembuluh darah dan saraf rusak pelan-pelan. Penjaganya adalah dua hormon dari pankreas: insulin (menurunkan gula darah) dan glukagon (menaikkannya).

7.2 Pabrik insulin: sel beta pankreas

Di pankreas ada ±1 juta "pulau" kecil bernama pulau Langerhans, hanya 1–2% dari massa pankreas. Sebagian besar penghuninya adalah sel beta, satu-satunya sel di tubuh yang membuat insulin. Pabrik ini memakai semua yang kamu pelajari:

1. Resep: gen INS di kromosom 11 disalin menjadi mRNA (Bab 3).
2. Dapur RE: ribosom memasak preproinsulin (110 asam amino) yang diawali label ekspor (Bab 4–5).
3. Packing: label dipotong menjadi proinsulin (86 asam amino), dilipat, dan dikunci 3 jembatan disulfida.
4. Ekspedisi: di Golgi, proinsulin dikemas ke granul simpan. Di dalam granul, "gunting" enzim memotongnya menjadi insulin + peptida-C.

7.3 Kapan gudang insulin dibuka?

Sel beta tidak mengirim insulin terus-menerus. Ia punya "sensor gula" yang cerdas. Sensor ini memanfaatkan PLN (mitokondria) dan dua pintu ion di membrannya.

7.4 Surat tiba: pasang pintu glukosa!

Insulin tiba di sel otot. Tapi glukosa tidak bisa menembus membran lemak sendirian, karena ia larut air. Glukosa butuh pintu khusus: protein pengangkut GLUT4 (glucose transporter 4). Pintu ini hanya dipasang saat ada perintah.

7.5 Simulator gula darah

Coba sendiri! Beri makan pempek, ganti kondisi tubuh, atau suruh ototnya berolahraga, lalu amati gula darah, jumlah insulin, dan pintu GLUT4 yang terbuka. Satu detik di simulator = 8 menit di tubuh.

Simulator ini model sederhana untuk belajar, bukan alat medis. Angka nyata setiap orang berbeda.

7.6 Ketika pesan gagal: diabetes melitus

Diabetes melitus adalah keadaan gula darah tetap tinggi karena komunikasi insulin gagal. Menurut IDF Diabetes Atlas (2021), ada ±19,5 juta orang dewasa Indonesia berusia 20–79 tahun yang hidup dengan diabetes, terbanyak ke-5 di dunia. Banyak di antaranya belum tahu bahwa dirinya sakit.

Batas mengikuti kriteria American Diabetes Association yang juga dipakai PERKENI. Diagnosis hanya boleh ditegakkan dokter berdasarkan pemeriksaan laboratorium.

7.7 Olahraga: jalan pintas pembuka pintu

Otot yang berkontraksi punya jalur sendiri untuk memanggil pintu GLUT4. Kalsium yang dilepas saat kontraksi, ditambah enzim AMPK yang menyala saat "token listrik" menipis, juga bisa mengirim vesikel GLUT4 ke membran tanpa perlu insulin. Itulah mengapa jalan kaki 15 menit setelah makan membantu menurunkan gula darah, termasuk pada penderita diabetes tipe 2 yang selnya kurang peka insulin.

8.1 ATP: token listrik sel

Hampir semua pekerjaan di sel dibayar dengan ATP (adenosin trifosfat): kurir kinesin melangkah, pompa ion bekerja, ribosom menyambung asam amino, otot berkontraksi. ATP ibarat baterai isi ulang. Saat satu gugus fosfatnya dilepas, energi keluar dan ATP menjadi ADP. Di mitokondria, ADP "dicas" lagi menjadi ATP.

8.2 Anatomi pembangkit listrik

8.3 Dari pempek ke listrik

Mengubah glukosa menjadi ATP disebut respirasi seluler. Rumus ringkasnya:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ±30–32 ATP

8.4 Glikolisis dari dekat: memotong bahan bakar di halaman PLN

Glikolisis berarti "pemecahan gula". Tahap ini tidak terjadi di dalam PLN, melainkan di sitoplasma, seperti batu bara yang dipotong-potong dulu di halaman depan sebelum masuk ke tungku. Sepuluh reaksi kimianya bisa diringkas menjadi dua babak: babak investasi (sel mengeluarkan modal 2 ATP) dan babak panen (sel mendapat 4 ATP dan 2 NADH).

8.5 Masuk tungku: reaksi penghubung & siklus Krebs

Piruvat diangkut masuk ke matriks mitokondria. Di pintu masuk, setiap piruvat dipotong menjadi asetil-KoA (2 karbon). Satu karbon dibuang sebagai CO₂ dan satu NADH dihasilkan. Asetil-KoA lalu "naik bus" yang berputar di bundaran siklus Krebs. Di setiap halte, karbonnya dilepas sebagai CO₂ dan energinya dimuat ke truk NADH dan FADH₂.

8.6 Fosforilasi: tiga cara mengisi baterai ATP

Fosforilasi artinya "menempelkan gugus fosfat". Dalam urusan energi, fosforilasi berarti mengisi ulang baterai: ADP + fosfat → ATP. Sel punya tiga cara untuk melakukannya:

Mari lihat fosforilasi oksidatif dari dekat. Perhatikan dua kejadian yang digandeng: oksidasi (elektron dilepas NADH lalu mengalir di rantai protein) dan fosforilasi (ADP menjadi ATP di turbin).

8.7 Neraca ATP: dari satu glukosa

Dari mana saja ±30–32 ATP itu? Setiap NADH yang "dicairkan" di rantai transpor elektron menghasilkan ±2,5 ATP. Setiap FADH₂ menghasilkan ±1,5 ATP, karena elektronnya masuk di kompleks II dan melewatkan satu pompa.

8.8 Bahan bakar PLN: dari mana energi sel berasal?

Mitokondria bukan pemilih makanan. Karbohidrat, lemak, dan protein semuanya bisa dibakar, karena ketiganya dipotong menjadi molekul yang bermuara di tempat yang sama: asetil-KoA dan siklus Krebs. Seperti tiga jalan yang bertemu di satu bundaran.

8.9 Aki cadangan & genset darurat

PLN (respirasi aerob) sangat hemat bahan bakar, tetapi butuh waktu untuk "menaikkan daya". Saat kamu tiba-tiba berlari sprint, kebutuhan ATP otot melonjak ratusan kali lipat dalam sekejap. Negara Sel punya cadangan yang bekerja bergantian sesuai lamanya kerja:

Saat sprint berlanjut, otot memakai ATP lebih cepat daripada oksigen yang bisa dikirim darah. PLN tidak sanggup, jadi sel menyalakan genset darurat: fermentasi. Hanya glikolisis yang berjalan, menghasilkan 2 ATP per glukosa (jauh lebih sedikit dari ±30), dan piruvat diubah menjadi laktat.

8.10 PLN yang dulunya bakteri

Sekitar 1,5–2 miliar tahun lalu, sebuah sel purba "menelan" bakteri pengguna oksigen tetapi tidak mencernanya. Keduanya malah bekerja sama: bakteri mendapat rumah, sel inang mendapat pasokan listrik melimpah. Lama-kelamaan bakteri itu menjadi mitokondria. Gagasan ini disebut teori endosimbiosis dan diperjuangkan oleh Lynn Margulis (1967).

9.1 Lisosom: truk sampah berisi cairan asam

Lisosom adalah kantong bermembran berukuran 0,1–1 µm yang berisi sekitar 60 jenis enzim penghancur (hidrolase). Ada pemotong protein, pemotong lemak, pemotong gula, dan pemotong DNA/RNA. Enzim-enzim ini dibuat di dapur RE, lalu dikirim Golgi dengan label manosa-6-fosfat (Bab 5.4).

9.2 Tiga jalur sampah menuju lisosom

9.3 Proteasom: mesin penghancur dokumen

Protein yang rusak, salah lipat, atau sudah tidak dibutuhkan tidak dikirim ke lisosom satu per satu. Mereka ditempeli rantai protein kecil bernama ubiquitin, stiker "BUANG" yang dipasang berlapis. Mesin berbentuk tong bernama proteasom hanya mau menelan protein berstiker. Protein itu diurai benangnya lalu dicacah menjadi potongan pendek.

9.4 Peroksisom: pengolah limbah beracun

Peroksisom adalah kantong kecil yang mengolah bahan "sulit": asam lemak rantai sangat panjang yang tidak bisa langsung dibakar mitokondria, sebagian alkohol yang kamu minum (di sel hati), dan bahan kimia beracun lainnya. Peroksisom juga membuat plasmalogen, lemak khusus penyusun selubung mielin saraf.

Saat bekerja, peroksisom menghasilkan limbah berbahaya: hidrogen peroksida (H₂O₂). Untungnya ia punya enzim katalase yang langsung mengubahnya menjadi air dan oksigen.

9.5 Apoptosis: pensiun terhormat

Kadang yang harus "dibersihkan" adalah sel itu sendiri, misalnya sel yang DNA-nya rusak parah, sel yang terinfeksi virus, atau sel yang sudah tidak diperlukan. Sel seperti ini menjalankan program bunuh diri yang rapi bernama apoptosis. Sel mengecil, membongkar DNA-nya, lalu memecah diri menjadi paket-paket kecil yang dimakan makrofag tanpa menimbulkan peradangan. Orang dewasa kehilangan puluhan miliar sel setiap hari lewat apoptosis, dan sel baru menggantikannya.

9.6 Kalau petugas kebersihan mogok

Sebagian penyakit penimbunan lisosom kini bisa diobati dengan terapi pengganti enzim. Enzim buatan yang sudah diberi label manosa-6-fosfat disuntikkan ke darah, lalu diambil sel lewat endositosis dan diantar ke lisosom. Ini memanfaatkan sistem label alamat dari Bab 5!

10.1 Tembok yang terbuat dari "sabun"

Membran sel tersusun dari fosfolipid, molekul yang mirip sabun. Kepalanya suka air (hidrofilik) dan dua ekornya takut air (hidrofobik). Di dalam air, fosfolipid otomatis menyusun diri menjadi lapis ganda: kepala menghadap air di luar dan di dalam sel, sedangkan ekor bersembunyi di tengah. Tebalnya hanya ±7–10 nm, tapi cukup untuk menahan hampir semua zat larut air.

10.2 Kantor imigrasi: siapa lewat jalan mana?

Pilih seorang "pelintas batas" untuk melihat jalur yang ditempuhnya menembus membran.

10.3 Osmosis: air mengejar yang lebih asin

Air bergerak menembus membran menuju sisi yang lebih pekat (lebih banyak zat terlarut), seolah ingin mengencerkannya. Peristiwa ini disebut osmosis. Sel darah merah menjadi contoh yang jelas:

10.4 Pompa Na⁺/K⁺: petugas yang tak pernah libur

Di dalam sel, kadar kalium (K⁺) tinggi dan natrium (Na⁺) rendah. Di luar sel sebaliknya. Perbedaan ini dijaga pompa natrium-kalium, yang setiap siklusnya mengeluarkan 3 Na⁺, memasukkan 2 K⁺, dan membakar 1 ATP. Perbedaan ion inilah "baterai" yang dipakai sel saraf untuk mengirim sinyal listrik dan dipakai usus untuk menyerap glukosa.

10.5 Sitoskeleton: jalan tol, jalan kampung, dan kabel baja

10.6 Sentrosom, silia, dan flagela

Sentrosom adalah terminal pusat tempat mikrotubulus tumbuh. Di dalamnya ada sepasang sentriol yang saling tegak lurus. Saat sel membelah, sentrosom digandakan dan menjadi dua kutub yang menarik kromosom ke dua sel anak (Bab 11).

10.7 Bertetangga: sambungan antarsel

11.1 Mengapa sel membelah?

Kamu berasal dari satu sel, yaitu zigot. Semua sel lain di tubuhmu lahir dari pembelahan. Sel membelah untuk tiga alasan: tumbuh (dari bayi menjadi dewasa), memperbaiki (menambal luka, menyambung tulang patah), dan mengganti sel yang tua atau mati.

11.2 Kalender negara: siklus sel

Kehidupan sel yang membelah mengikuti kalender tetap yang disebut siklus sel. Bagian terpanjangnya adalah interfase (G1, S, G2), saat sel bekerja dan bersiap. Pembelahannya sendiri (fase M) justru paling singkat. Putar jarum kalendernya:

11.3 Fotokopi seluruh perpustakaan: replikasi DNA

Di Bab 3 kita hanya menyalin satu resep menjadi mRNA. Sebelum membelah, sel harus menyalin seluruh DNA-nya, 6,2 miliar pasang basa, dalam ±8 jam. Caranya: tangga DNA dibuka, lalu setiap untai lama menjadi cetakan untuk untai baru. Aturan pasangannya sama seperti biasa: A–T dan G–C.

11.4 Mitosis: membagi perpustakaan dengan adil

Setelah difotokopi, setiap kromosom terdiri dari dua salinan kembar yang disebut kromatid saudara, dijepit di tengah pada sentromer. Tugas mitosis adalah memisahkan pasangan kembar itu dengan sangat teliti, sehingga setiap sel anak mendapat tepat satu salinan dari ke-46 kromosom.

11.5 Pos pemeriksaan: gas dan rem siklus sel

Pembelahan yang ceroboh bisa berakibat fatal: buku hilang, halaman rusak ikut diwariskan, atau sel membelah tanpa henti. Karena itu siklus sel dijaga pos pemeriksaan (checkpoint), seperti palang pintu tol yang hanya terbuka bila syaratnya lengkap.

11.6 Telomer: sampul pelindung ujung buku

Ujung setiap kromosom dilindungi telomer, rangkaian huruf TTAGGG yang diulang ribuan kali. Fungsinya seperti ujung plastik tali sepatu atau sampul keras buku yang melindungi halaman. Karena cara kerja mesin fotokopi, sedikit bagian ujung tidak ikut tersalin setiap kali sel membelah, sehingga telomer makin pendek. Setelah ±50 kali membelah, telomer terlalu pendek dan sel berhenti membelah. Batas ini disebut batas Hayflick.

12.1 Mengapa perlu pembelahan khusus?

Sel tubuhmu bersifat diploid (2n = 46): setiap judul buku punya dua edisi, disebut kromosom homolog. Kalau sel telur dan sperma juga membawa 46, anak akan punya 92, cucu 184, dan seterusnya. Perpustakaan akan meledak! Karena itu, sel kelamin (gamet) dibuat lewat meiosis, pembelahan yang mengurangi jumlah kromosom menjadi haploid (n = 23).

12.2 Meiosis langkah demi langkah

Dalam animasi ini sel induk hanya punya 2 pasang kromosom (2n = 4) supaya mudah diikuti. Warna biru = edisi ayah, merah muda = edisi ibu.

12.3 Tiga sumber keunikan

Kecuali kembar identik, tidak ada dua orang di dunia yang punya perpustakaan persis sama. Keunikan itu datang dari tiga "mesin pengacak":

12.4 Membaca warisan: dominan, resesif, dan golongan darah

Setiap gen hadir dalam dua salinan, satu dari ayah dan satu dari ibu. Versi berbeda dari resep yang sama disebut alel, seperti edisi berbeda dari satu resep pempek. Alel dominan terlihat walau hanya ada satu salinan. Alel resesif baru terlihat bila kedua salinannya sama. Susunan alel disebut genotipe, dan sifat yang tampak disebut fenotipe.

12.5 Kromosom X dan Y

Dari 23 pasang kromosom, satu pasang adalah kromosom seks: XX pada perempuan dan XY pada laki-laki. Semua sel telur membawa X. Sperma membawa X atau Y dengan peluang yang sama. Jadi sperma-lah yang menentukan jenis kelamin anak. Kromosom Y yang kecil membawa gen SRY, sakelar utama yang memerintahkan pembentukan testis.

12.6 Kalau pembagiannya keliru

Kadang pasangan homolog atau kromatid saudara gagal berpisah saat meiosis. Peristiwa ini disebut nondisjungsi. Akibatnya satu gamet membawa kelebihan kromosom, dan gamet lain kekurangan. Jika gamet ini ikut dalam pembuahan, anak memiliki 47 atau 45 kromosom.

13.1 Pertemuan dua perpustakaan saku

Setiap bulan, ovarium melepaskan satu sel telur (ovulasi). Sel telur ini sebenarnya masih "berhenti di tengah jalan": ia baru menyelesaikan meiosis II setelah dibuahi (Bab 12). Pembuahan (fertilisasi) biasanya terjadi di bagian tuba falopi yang lebar, yaitu ampula, dalam kurun sekitar 24 jam setelah ovulasi.

13.2 Minggu pertama: dari tuba menuju rahim

Zigot tidak diam. Sambil membelah, ia didorong silia (Bab 10) dan gerakan dinding tuba menuju rahim. Perjalanan ini memakan waktu sekitar 3–4 hari.

13.3 Minggu ke-2 dan ke-3: tiga kementerian dibentuk

Pada minggu kedua, massa sel dalam menjadi cakram dua lapis. Pada minggu ketiga terjadi peristiwa yang sangat penting: gastrulasi. Sel-sel lapisan atas bermigrasi masuk melalui sebuah alur bernama garis primitif, sehingga terbentuk tiga lapisan lembaga. Setiap lapisan ibarat kementerian yang kelak membangun kelompok organ tertentu.

13.4 Organogenesis: minggu ke-3 sampai ke-8

Setelah tiga kementerian terbentuk, dimulailah proyek pembangunan besar-besaran: organogenesis. Dalam sekitar enam minggu, embrio sepanjang sebutir beras membangun cikal bakal hampir semua organnya. Jantung berupa tabung sederhana mulai berdenyut sekitar hari ke-22 setelah pembuahan, menjadikannya organ pertama yang bekerja. Tunas lengan dan tungkai muncul pada minggu ke-4, lalu jari-jari terbentuk pada minggu ke-6 sampai ke-8.

13.5 Kalender kehamilan maya