Ahad, 25 Julai 2010

Struktur dan Fungsi Sel


Biologi sel adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang sel. Sel sendiri adalah kesatuan structural dan fungsional makhluk hidup

Teori-teori tentang sel

- Robert Hooke (Inggris, 1665) meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop. Hasil pengamatannya ditemukan rongga-rongga yang disebut sel (cellula)

- Hanstein (1880) menyatakan bahwa sel tidak hanya berarti cytos (tempat yang berongga), tetapi juga berarti cella (kantong yang berisi)

- Felix Durjadin (Prancis, 1835) meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam, rongga sel tersebut yang penyusunnya disebut “Sarcode”

- Johanes Purkinje (1787-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi Protoplasma

- Matthias Schleiden (ahli botani) dan Theodore Schwann (ahli zoologi) tahun 1838 menemukan adanya kesamaan yang terdapat pada struktur jaringan tumbuhan dan hewan. Mereka mengajukan konsep bahwa makhluk hidup terdiri atas sel . konsep yang diajukan tersebut menunjukkan bahwa sel merupakan satuan structural makhluk hidup.

- Robert Brown (Scotlandia, 1831) menemukan benda kecil yang melayang-layang pada protoplasma yaitu inti (nucleus)

- Max Shultze (1825-1874) ahli anatomi menyatakan sel merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup

- Rudolf Virchow (1858) menyatakan bahwa setiap cel berasal dari cel sebelumnya (omnis celulla ex celulla)

Jenis Sel Berdasarkan Keadaan Inti

a. sel prokarion, sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti tersebar dalam sitoplasma (sel yang memiliki satu system membran. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah bakteri dan alga biru

b. sel eukarion, sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi oleh satu system membran terpisah dari sitoplasma. Yang termasuk kelompok ini adalah semua makhluk hidup kecuali bakteri dan alga biru

Struktur sel prokariotik lebih sederhana dibandingkan struktur sel eukariotik. Akan tetapi, sel prokariotik mempunyai ribosom (tempat protein dibentuk) yang sangat banyak. Sel prokariotik dan sel eukariotik memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut :

Sel Prokariotik
- Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang dinamakan nucleoid
- Organel-organelnya tidak dibatasi membran
- Membran sel tersusun atas senyawa peptidoglikan
- Diameter sel antara 1-10mm
- Mengandung 4 subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya sirkuler

Sel Eukariotik
- Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus
- Organel-organelnya dibatasi membran
- Membran selnya tersusun atas fosfolipid
- Diameter selnya antara 10-100mm
- Mengandungbanyak subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya linier

Jenis Sel Berdasarkan Keadaan Kromosom dan Fungsinya

a. Sel Somatis, sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid
b. Sel Germinal. sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan bersifat haploid

Bahagian-bahagian Sel

- Bahagian hidup(komponen protoplasma), terdiri atas inti dan sitoplasma termasuk cairan dan struktur sel seperti : mitokondria, badan golgi, dll
- Bahagian mati (inklusio), terdiri atas dinding sel dan isi vakuola


a Dinding sel

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel.
Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu.

Dinding sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin, lignin, kitin, garam karbonat dan silikat dari Ca dan Mg.

b. Membran Plasma

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.

Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.

Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.

Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.

Transport pasif

Transport pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transport pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transport pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam transport pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.

Contoh molekul yang berpindah dengan transport pasif ialah air dan glukosa. Transport pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transport.

Transport aktif

Transport aktif merupakan kebalikan dari transport pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transport ini melawan gradien konsentrasi. Transport aktif memerlukan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.

Yang termasuk transport aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.

c. Mitokondria

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.

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].

Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan Asetil KoA.

Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium

d. Lisosom


Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.

- Endositosis ialah pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah dan ada yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke endosom lanjut. Di endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan enzim hidrolitik. Di dalam endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5) pada endosom lanjut sehingga terjadi pematangan dan membentuk lisosom.

- Proses autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang tidak berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio manusia.

- Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).

e. Badan Golgi

Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.

Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang bernama Camillo Golgi.

beberapa fungsi badan golgi antara lain :

1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom

f. Retikulum Endoplasma

RETIKULUM ENDOPLASMA (RE) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh sel hewan eukariotik.

Retikulum endoplasma memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis. Kantung ini disebut cisternae. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya. Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).

Ada tiga jenis retikulum endoplasma:
RE kasar Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.

g. Nukleus

Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri

h. Plastida

Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. ada tiga macam plastida, yaitu :
- leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)
- kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. terdiri dari : klorofil a dan b (untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten
- kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten

i. Sentriol (sentrosom)

Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.

Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas benang-benang spindel.

j. Vakuola

Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.

fungsi vakuola adalah :
1. memelihara tekanan osmotik sel
2. penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll
3. mengadakan sirkulasi zat dalam sel


Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan

1. Sel Hewan :
* tidak memiliki dinding sel
* tidak memiliki butir plastida
* bentuk tidak tetap karena hanya memiliki membran sel yang keadaannya tidak kaku
* jumlah mitokondria relatif banyak
* vakuolanya banyak dengan ukuran yang relatif kecil
* sentrosom dan sentriol tampak jelas





2. Sel Tumbuhan :

* memiliki dinding sel
* memiliki butir plastida
* bentuk tetap karena memiliki dinding sel yang terbuat dari cellulosa
* jumlah mitokondria relatif sedikit karena fungsinya dibantu oleh butir plastida
* vakuola sedikit tapi ukurannya besar
* sentrosom dan sentriolnya tidak jelas

Anatomi dan Fisiologi untuk Ilmu Sains Sukan

Ini bermaksud struktur dan kedudukan organ berkaitan badan manusia serta fungsinya untuk aktiviti dan kehidupan manusia. Ia merupakan pengetahuan asas bagi pakar-pakar dalam bidang perubatan seperti doktor perubatan dan pakar bioperubatan.

Anatomi


Kajian tentang struktur badan manusia. Anatomi yang sentiasa dikaji tergolong dalam beberapa kumpulan seperti:
• sel dan histologi: struktur sel soma dan kandungannya
• sistem pernafasan: hidung, trakea, bronkus, bronkiol, peparu, alveolus
• sistem kardiovaskular: sistem peredaran darah seperti jantung dan salur darah
• sistem pencernaan: mulut, esofagus, perut, usus, pankreas
• sistem lokomotif: otot motor, otot simpati, anggota badan
• sistem saraf: saraf motor, saraf tunjang, otak

Fisiologi

Ia merupakan kehidupan manusia. Setiap individu perlulah bernafas, makan, minum, berkumuh, dan membiak sebagai aktiviti asas manusia. Selain itu, kita juga haruslah bersosial, bermain, bersukan, bekerja dsb sebagai aktiviti harian. Kesemua aktiviti ini memerlukan organ-organ yang sihat untuk menjayakannya.

Pertumbuhan manusia

Manusia adalah sentiasa berkembang dan bertumbuh. Pertumbuhan ini bukan sahaja merujuk kepada perkembangan dari badan kecil kepada badan besar. Malah, proses penuaan juga merupakan pertumbuhan manusia. Proses pertumbuhan (dikenali sebagai tumbesaran) adalah bermula dari detik persenyawaan antara sperma dan ovum. Selepas insan dijadikan, sel-sel membesar (menjadi matang) dan berganda sehinggalah badan bayi dibentuk dalam rahim ibu. Selepas bayi itu dilahirkan, sel-selnya terus berkembang dan aktif berganda supaya saiz badan kecil menjadi saiz dewasa. Pada peringkat ini, pertumbuhan adalah bersifat eksponen. Selepas itu, pertumbuhan menjadi tidak ketara dan seolah-olahnya menjadi pegun. Proses ini dikenali sebagai penuaan, di mana sel-sel badan cuma akan menggantikan sel-sel mati dan organ-organ akan menjadi tua dan uzur. Jadi, pertumbuhan manusia terbahagi ke dalam 3 kumpulan:

• Pertumbuhan Fizikal: Perkembangan yang melibatkan sel-sel badan dan organ-organ manusia dalam proses pembesaran dan penuaan sepanjang umur manusia. Ia bermula sejak di uterus lagi. Perkembagan yang pesat selalunya ditentukan oleh gizi makanan dan kegiatan dalam sukan.

• Pertumbuhan Mental: Perkembangan yang melibatkan perkembangan mental serta kognitif seseorang. Ia bermula selepas seseorang mula memahami dan mengetahui alam ini. Biasanya, pertumbuhan ini adalah dipelajari daripada pengalaman dan ilimu pengetahuan.

• Pertumbuhan Sahsiah: Perkembangan yang melibatkan sahsiah, rohani dan nilai-nilai murni seseorang. Ia biasanya bermula apabila ibu bapa mula mendidik anaknya. Ada juga yang percaya nilai-nilai murni boleh dipupuk semasa anak masih dalam kandungan ibu. Nilai dapat dipupuk melalui ajaran agama dan pendidikan secara formal atau tidak formal.

Proses dalam badan manusia

Pada amnya, seseorang yang melakukan aktiviti sukan memerlukan kordinasi dan kerjasama daripada semua organ badan. Lebih terperinci, setiap sel dalam badan manusia melakukan sesuatu semasa seseorang bersukan. Yang penting, pengawalaturan adalah salah satu proses dalam badan yang sentiasa menimbangi ketidaknornmalan manusia. Pengawalaturan ini dinamakan sebagai suap balik positif dan suap balik negatif. Dalam menjalankan aktiviti fizikal yang cergas seperti bermain hoki dan bola keranjang, seseorang mungkin kehilangan air yang berlebihan. Jadi, badan manusia melalui sistem saraf dan sistem endoktina (hormon dan enzim) akan mengembalikan badan ke keadaan normal melalui proses suap balik positif. Kehilangan air dapat dicegah melalui mekanisme tersebut dengan mengurangkan pembuangan air ke dalam ginjal dan menaikkan kadar penyerapan air dari ginjal. Selain itu, ia juga menimbulkan rasa dahaga supaya seseorang itu meminum untuk membekalkan air ke dalam badan. Sebaliknya, suap balik negatif akan berlaku apabila pengambilan air yang berlebihan. Pengawalaturan ini direka supaya seseorang dapat hidup dalam keadaan yang tak normal. Biasanya, suap balik ini melibatkan denyutan jantung, pengecutan dan pengembagan salur darah, dan penyingkiran dan penambahan air dalam konteks sukan.

Kimia

Kimia adalah satu bidang sains yang mengkaji jasad yang kecil serta interaksinya. Dalam kimia, jasad ini dikenali zarah-zarah yang dibahagi kepada atom, molekul dan sebatian (kompoun). Interaksi antara atom seperti ikatan kovalen dan ikatan ionik akan memepengaruhi sifat-siafar fizikal sesuatu zarah. Manakala electron dalam atom tersebut akan menetukan sifat kimia. Bahan kimia selalunya ditulis sebagai Na, O2, CH4, NaCl dsb. Bidang ini adalah penting kerana setiap unit jasad adalah terdiri daripada bahan kimia. Contohnya air adalah dibentuk melelui pergabungan satu atom oksigen dan dua atom hydrogen, Garam masak pula adalag dari pada natrium dan klorin.

Bahan dan tenaga

Bahan kimia biasanya dianggap sebagai material yang toksik. Namun, anggapan ini adalah betul jika ia adalah digunakan dalam bidang industri dan analisis berasaskan kimia. Bahan kimia yang tidak / kurang toksik adalah digunakan dalam kehidupan harian seperti gula, garam masak, tepung gandum dsb. Banyak bahan yang diperlukan dalam kehidupan adalah untuk tumbesaran dan ia sangat berkaitan dengan sistem biologi. Bidang kimia dalam sistem biologi degelarkan sebagai biokimia. Bahan-bahan diperlukan untuk sel hidup adalah seperti karbohidrat, protein, lemak, asid nukleik dsb. Pada asasnya, bahan ini adalah signifikan kerana mereka memainkan peranan dalam membina dan mengganti sel-sel untuk tumberan. Ia juga berkemampuan untuk mengeluarkan tenaga untuk aktiviti asas sel hidup. Setiap sel memerlukan tenaga haba dijana daripada tenaga untuk menghadamkan molekul-molekul makanan dalam sitoplasma. Oleh yang demikian, manusia memerlukan tenaga untuk bernafas dan bergerak. Dalam teori fizik, tenaga disebut dalam unit joule (J). Tenaga ini adalah unit untuk mengukur kemampuan seseorang melakukan sesuatu aktiviti fizikal seperti mandaki gunung. Dalam teori biokimia, tenaga dirujuk kepada ATP (adenosina trifosfat). ATP adalah satu bahan kimia akhir yang boleh menghasilkan tenaga di peringkat sel. Jadi, setiap molekul makanan hendaklah dihadamkan supaya menjadi unit ATP, yang seterusnya dihadamkan menjadi tenaga dalam sukatan joule. Lebih banyak molekul ATP dihasilkan, maka lebih tenaga dapat diperoleh. Pada label pakej makanan, biasanya sesuatu kuantiti makanan boleh ditukar kepada sesuatu sukatan tenaga dalam joule atau kilojoule.

Konsep asas kimia dalam sains sukan

Atom

Atom adalah satu struktur yang asas untuk membina sesuatu bahan kimia. Setiap atom mempunyai elektron bercaj negatif, proton bercaj positif dan neutron yang neutral. Atom boleh dibezakan antara satu sama lain dengan bilangan subatomnya iaitu elektron, proton dan neutron yang terkandung dalam suatu atom. Contohnya atom yang mempunyai 1 elektron dan neutron serta tiada elektron dipanggil hidrogen dan disingkatkan sebagai H (simbol kimia). Manakala atom yang mempunyai 2 proton dan 2 elektron serta 2 neutron adalah helium (He). Bilangan proton sentiasa diimbangi dengan bilangan elektron yang sama supaya sesuatu atom adalah sentiasa bercaj neutral (tidak bercaj). Dalam tindak balas kimia, sesuatu atom boleh kehilangan proton atupun lektron dan seterusnya menjadi atom yanh bercaj positif atau negatif. Contonnya, hidrogen yang kehilangan satu elektron akan bercaj positif kerana kehadiran proton. Atom yang bercaj dipanggil sebagai ion positif atau ion negatif.

Unsur (elemen)

Unsur pula merujuk kepada jenis atom iaitu nama bagi sesuatu atom. Unsur-unsur kimia telah diatur ke dalam jadua berkala mengikut sistem elektron dan petalanya. Hasilnya, atom-atom yang berlainan jenis mempunyai nama yang unik seperti hidrogen, oksigen, bromin, nitrogen dsb. Unsur-unsur hendaklah selalu dalam keadaan yang neutral kerana unsur yang bercaj akan mengelilukan.


Kompaun (sebatian)

Dalam ilmu kimia, sebatian adalah satu kumpulan unsur yang digabungkan secara ionik apabila satu unsur kehilangan elektron (bercaj positif) dan satu lagi menerima elektron (bercaj negatif). Dua ion yang bertentangan caj akan menarik antara sesama lain untuk membentuk sebatian. Apabila kompound ini berada dalam air, ia akan dipisahkan dan membentuk ion dan boleh menghantar (aliran) elektrik dalam cecair itu. Contoh sebatian adalah seperti NaCl, KNO3, Fe(NO3)2 dsb. Jadi, peranan sebatian dalam badan kita adalah membekalkan elektrolit (cecair yang bercaj) untuk mengimbangi caj-caj dalam cecair badan.

Molekul

Walaupun tidak mengalami perubahan bilangan elektron, sesuatu boleh unsur boleh bergabung melalui ikatan kovalen. Kedua-dua unsur itu dicantum melalui perkongsian elektron apabila elektron terluar bagi sesuatu unsur adalah komplimentari dengan unsur yang digabungkan. Dalam air, molekul tidak terlarut dan tidak membentuk ion kerana sifat kimia adalah berlainan dengan air (air merupakan molekul yang berkutub). Molekul boleh wujud dalam cecair apabila ia dileburkan atupun larut dalam pelarut organik yang bersifat kovalen. Contoh molekul adalah seperti CCl4, O2, Cl2, H2 dsb.

Elektrolit

Ion yang terhasil apabila sesuatu campuran terlarut dalam air akan membentuk elektrolit yang berupaya membawa elektrik. Dalam kimia, ia memerlukan elektrod (katod dan anod) untuk mengalir elektrik melalui sambungan wayar (litar). Dalam biokimia, elektrolit dalam cecair badan berfungsi untuk memekatkan / mencairkan kandungan cecair badan. Kehadiran ion yang tinggi akan memekatkan cecair dan seterusnya mengawal tekanannya seperti dalam darah. Ion-ion dalam elektrolit juga penting dalam menolong lain-lain proses seperti penghadaman yang memerlukan kofaktor dsb. Jadi manusia memerlukan garam dan mineral untuk mengimbangi badan kita. Individu yang muntah dan cirit-birit berlebihan boleh mengakibatkan kehilangan ion yang berlebihan dan badan akan menjadi lemah.

Karbohidrat

Karbohidrat adalah pembekal tenaga utama dalam badan manusia. Ia adalah sejenis makanan organik yang larut dalam pelarut organik kerana kehadiran banyak ikatan kovalen antara unsur-unsur C, H, dan O. Jadi formula kimia umum bagi karbohidrat adalah ditulis sebagai C6H12O6]n, n adalah bilangan unit berulang. Dalam perkataan harian, karbohidrat adalah gula. Namun, dalam istilah biokimia, karbohidrat adalah sukrosa, maltosa, glukosa, fruktosa dsb. Ada yang membezakan karbohidrat melalui bilangan karbon dalam unit berulangnya (unit berulang dipanggil sebagai monomer). Contohnya pentosa dan triosa masing-masing mempunyai 5 dan 3 atom karbon. Cuma beberapa jenis karbohidrat yang biasa difokuskan dalam pemakanan dan gizi kita, iaitu sukrosa, fruktosa dsb. Kesemua gula ini perlu dicernakan dalam sistem pencernaan manusia supaya menjadi unit yang terkecil iaitu glukosa untuk diserap ke dalam sel-sel. Jadi, kekurangan glukosa dalam darah bermakna seseorang tidak mempunyai tenaga yang mencukupi untuk meneruskan proses dalam badan. Kesannya, individu tersebut akan pitam dan pengsan. Nasi, roti, dan gandum merupakan sumber karbohidrat yang utama.

Lipid

Lipid adalah lemak yang diperlukan untuk melindungi badan kita. Ia berfungsi sebagai penebat bawah kulit untuk melindungi badan daripada kesejukan. Ia juga bertindak sebagai minyak pelincir untuk mengelakkan geseran antara organ semasa bergerak. Lipid juga merupakan komponen yang penting dalam membentuk sel membran. Selain itu, lemak juga merupakan pembekal tenaga terakhir apabila ketandusan karbohidrat atau protein untuk memberi tenaga kepada badan. Jadi, semua orang memerlukan lipid untuk terus hidup dan melicinkan proses dalam badan. Akan tetapi, pengambilan lemak yang berlebihan akan meyebabkan seseorang terus menjadi gemuk kerana ia tidak digunakan apabila pembekal tenaga lain masih ada. Badan akan menyimpan lemak tersebut di bawah kulit seperti paha, perut, dan bahagian-bahagian yang kurang aktif. Lipid boleh diambil daripada daging, kacang, dan sayur-sayuran.

Protein

Protein adalah sumber yang penting dalam membina otot-otot badan. Ia adalah unsur yang penting semasa pertumbuhan dari peringkat kanak-kanak ke dewasa. Protein biasanya diambil dari daging-daging seperti ayam, lembu, ikan, soya dsb. Biasanya, otot akan mengalami kerosakan dan kepecahan apabila seseorang menjalankan sukan, jadi otot tersebut perlu diperbaiki dengan menambahkan satu lapisan protein ke atas bahagian otot yang rosak. Jadi, otot kelihatan besar pada tubuh badan.

Sistem sel sebagai unit asas hidup

Sel adalah unit yang paling asas untuk kesemua entiti hidup kerana ia mempu menjalankan semua proses hidup seperti bernafas, berkumuh, makan, bertumbuh dan membiak. Dalam biologi, sel dibezakan sebagai sel haiwan dan sel tumbuhan. Perbezaan utama antara kedua-dua sel tersebut adalah kehadiran sel dinding dan kloroplas. Sel haiwan tidak mempunyai sel dinding dan kloroplas. Jadi, selnya boleh mengembang dan mengecut dengan mengubah kandungan dalam sel itu. Sel haiwan termasuklah semua sel pada haiwan seperti sel otot, sel tulang, sel saraf dsb.

Sains Sukan

Sains sukan merupakan satu cabang dalam sains yang mengkaji respons manusia terhadap aktiviti fizikal. Jadi, bidang ini merangkumi kinesiologi, biomekanik, anatomi dan fisiologi, dan lain-lain topik seperti pemakanan, pengurusan sukan, sosiologi, dan psikologi dalam sains sukan. Sains sukan bukanlah satu bidang khas yang melatih seseorang supaya menjadi cergas dan cerdas dalam melakukan suatu permainan ataupun aktiviti dan seterusnya ditingkatkan prestasinya. Sebaliknya ia membantu memahami tindak balas badan manusia seperti organ, sistem saraf, sistem otot, dan tenaga dalam badan semasa melakukan sesuatu sukan. Dalam erti kata lain, pendidikan jasmani adalah satu amalan untuk meningkatkan teknik kesukanan, manakala sains sukan adalah bertujuan menyampaikan ilmu tentang perkaitan badan dan sukan.

Pengertian sains sukan dan pendidikannya

Sains sukan juga boleh ditakrifkan dalam beberapa perspektif:
  • Akademik / intelektual: sains sukan merupakan satu ilmu pengetahuan yang memfokuskan kepada pelbagai teori, prinsip, dan kajian yang melibatkan sains. Pelbagai konsep dijanakan daripada bidang sains seperti anatomi & fisiologi, kinesiologi, dan sebagainya.
  • Generik / kontemporari: sains sukan selalunya dipandang sebagai satu cabang ilmu daripada pendidikan jasmani. Memang tidak boleh dinafikan bahawa kedua-dua subjek mempunyai banyak persamaan. Akan tetapi, objektif masing-masing adalah tidak sama.
  • Program Sains Sukan Kebangsaan : sains sukan adalah aktiviti kesukanan yang direka bersesuaian dengan hasil kajian sains.
Sains Sukan adalah penting dalam meningkatkan kualiti hidup masyarakat kerana konsep-konsep yang diterap dapat membantu jurulatih bahkan pelatih dalam meningkatkan teknik-teknik dalam bidang kesihatan dan jasmani. Dalam hidup harian, kita sentiasa melalukan senaman dan kerja-kerja ringan. Kesemua aktiviti ini memerlukan teori sains sukan untuk memperbaikinya jika terdapat kesilapan semasa melalukannya. Contohnya, postur duduk dan cara mengangkat barang berat perlu disokong dengan teori sains yang mantap. Di Malaysia, subjek "sains sukan" boleh diambil oleh pelajar yang menduduki Peperiksaan Pelajaran Malaysia (SPM) dan Sijil Pelajaran Tinggi Malaysia (STPM). Namun, buku rujukan terhad dan secara tidak langsung ramai terpaksa mencari maklumat dari pelbagai sumber. Kerajaan juga menggalakkan pelajar-pelajar agar mereka menimba ilmu ini melalui Internet supaya mereka diperlengkapkan pengetahuan yang mencukupi bagi menduduki STPM.

Sains Sukan Tulen

Bidang ini merupakan bidang asli sains sukan. Ia lebih mementingkan aspek-aspek teori dan kajian-kajian berdasarkan teori. Contohnya, tenaga yang diperlukan untuk berlari satu pusingan mungkin 1000 kJ. Jawapan ini dapat diperoleh melalui formula matematik.

Sains Sukan Gunaan

Bidang ini adalah lebih kepada aplikasi ilmu sukan daripada skop bidang tulennya. Tenaga yang diperlukan untuk berlari hendaklah mempertimbangkan faktor-faktor lain seperti keadaan lantai itu. Jadi, pengiraan menjadi lebih rumit dan terdedah kepada banyak ketidakpastian.

Sains Sukan Generik

Bidang ini selalunya diterjemahkan sebagai satu ilmu berkaitan kesukanan. Banyak yang selalunya menganggap sains sukan ini adalah satu bidang atlet yang melibatkan semata-mata permainan dan sukan seperti bola jaring, bola sepak, ping-pong dsb. Namun, anggapan ini bukannya semuanya salah. Dalam sains sukan generik, ia merupakan aplikasi ilmu daripada sains dalam meningkatkan kecergasan seseorang supaya menjadikan sukan sebagai alat yang boleh menyihatkan badan dan tidak mencederakan anggota badan ekoran daripada kesalahan teknik bersukan. Tambahan pula, ilmu ini adalah bertujuan untuk mempertingkatkan kecergasan dan prestasi pencapaian individu dan berkumpulan dalam konteks sukan. Di samping itu, sukan ini juga merupakan satu alat sebagai permainan di arena antarabangsa bahkan melalui pertandingan mahupun hiburan melalui media massa.

Matlamat Sains Sukan

Matlamat kewujudan sains sukan adalah seperti berikut:
  • Pertumbuhan organ : Kecergasan dan kecerdasan seseorang amat dipengaruhi oleh kesihatan individu. Dari segi biologi, orang yang aktif dapat menjamin tumbesaran organ yang sihat. Contohnya, kekuatan otot purkenje pada organ jantung dapat dipertingkatkan jika seseorang melakukan lari anak secara rutin. Namun, teknik lari anak yang tidak sesuai akan mencederakan bahagian-bahagian lain seperti kaki. Jadi, dengan adanya ilmu sains dalam sukan, seseorang akan memakai kasut yang sesuai untuk menyelesakan kaki di samping mempertingkatkan aktiviti jantung semasa melakukan jogging.
  • Pertumbuhan fizikal : Fizikal adalah pandangan luaran seseorang. Individu yang sihat badannya dapat menjamin kesihatan keseluruhan badan dari segi kelihatan luaran. Contohnya, seseorang gimnas mempunyai badan yang kuat dan tegap dapat memakai baju jenis "body fit" sudah pasti membuktikan keterampilannya di tempat kerja mahupun di tempat awam. Orang yang sihat badan selalunya mampu melakukan pelbagai aktiviti serta bergiat aktif dalam program-program seperti tarian, drama, muzik, maraton, dsb. Selain itu, kesihatan fizikal merupakan faktor pertama yang mempengaruhi keputusan pihak atasan untuk membuat pilihan untuk sesuatu kerja ataupun projek.
  • Pertumbuhan otot-saraf dan kemahiran : Koordinasi otot dan saraf adalah penting dalam melicinkan pergerakan seseorang. Jika seseorang sentiasa melalukan sesuatu aktiviti seperti membongkokkan badan, sudah pasti ia bukan satu masalah baginya, melakukan senam robik sebab otot dan saraf sudah biasa dengan pergerakan sedemikian. Sebaliknya, seseorang akan berasa lesu dan sakit jika koordinasinya tidak selaras dengan kehendak individu. Kemampuan untuk melakukan pergerakan yang luar biasa juga dapat menjamin kemahiran seseorang dalam bidang tersebut.
  • Pertumbuhan emosi dan sosial : sukan adalah satu saluran yang baik untuk meluahkan perasaan marah, tekanan stres, dan frustrasi. Ia juga dapat melatih seseorang supaya menjadi optimis dan ring. Telah dipercayai sukan boleh merangsang perembesan hormon riang "serotonin" yang boleh menjadikan individu berasa gembira dan positif. Selain itu, sukan dan latihan yang dijalankan secara berkumpulan juga boleh merapatkan hubungan antara sesama yang lain. Dalam kumpulan, kita juga dapat mewujudkan suatu persaingan yang positif semasa bermain "game".
  • Pertumbuhan insan dan negara : manusia harusnya sentiasa aktif dan cergas. Dengan adanya populasi yang sihat, barulah negara menjadi kuat. Kekuatan ini adalah disebabkan manusia yang sihat dari fizikal boleh menyumbang tenaga buruh; sihat mental boleh memberi idea yang baru kepada negara, sihat sahsiah membantu perpaduan dan persefahaman satu negara. Selain itu, sukan memainkan peranan penting dalam menjalin hubungan dengan negara lain seperti Sukan Komenwel, Olimpik, SUKOM etc.

Pengikut

Cari Blog Ini

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...