3+ Berbagai Jenis Pembangkit Listrik

Listrik adalah sumber kehidupan dunia modern. Segala sesuatu mulai dari jam tangan hingga mobil sekarang menggunakan listrik.

Untuk menempatkan ketergantungan kita pada listrik menjadi angka, kita melihat bahwa pada tahun 2008, konsumsi listrik AS adalah 2.989 TWh (Tera Watt-jam). Maju cepat ke 2019, kami melihat bahwa ini telah meningkat menjadi 3.971 TWh . A TWh sama dengan 1.000.000.000 kwh.

Sungguh mengejutkan melihat seberapa besar kita sekarang bergantung pada listrik dalam kehidupan kita sehari-hari. Tapi dari mana datangnya semua kekuatan ini?

Jawabannya adalah pembangkit listrik. Mereka menghasilkan listrik untuk digunakan dunia.

Ada berbagai jenis pembangkit listrik di dunia yang bekerja untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik yang terus meningkat. Mari kita cari tahu secara detail bagaimana pembangkit listrik ini bekerja.

1.    Pembangkit listrik tenaga air

Pembangkit listrik tenaga air adalah salah satu pembangkit listrik yang paling efektif dan ramah lingkungan dari semua pembangkit listrik. Di pembangkit listrik tenaga air, listrik diberikan dari air.

Secara rinci, energi potensial air diubah menjadi energi listrik. Ketika air dibuat untuk jatuh dari ketinggian ke turbin, ia memutar dinamo yang terhubung ke generator.

Saat turbin berputar, generator mulai menghasilkan listrik. Listrik ini kemudian disalurkan ke semua gardu induk yang berbeda untuk mendistribusikan daya.

Pembangkit listrik terbesar di dunia adalah Pembangkit listrik tenaga air yang disebut Bendungan Tiga Ngarai . Bendungan ini menghasilkan tenaga 22.500MW yang menakjubkan .

Ini mencapai prestasi ini dengan menggunakan 34 pembangkit listrik. Bendungan itu sangat besar sehingga setelah pembangunannya, bendungan itu sendiri memperlambat perputaran bumi.

Salah satu keunggulan pembangkit listrik tenaga air adalah tidak adanya limbah yang dihasilkan dari penciptaan energi.

2. Pembangkit listrik tenaga nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir juga menduduki puncak daftar pembangkit listrik yang dapat menghasilkan energi dalam jumlah besar. Pembangkit listrik tenaga nuklir bekerja dengan mengubah energi nuklir menjadi listrik.

Panas dari reaktor nuklir digunakan untuk mengubah air menjadi uap. Uap bertekanan tersebut kemudian digunakan untuk memutar turbin yang terhubung ke generator.

Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga batu bara atau gas alam, pembangkit listrik tenaga nuklir tidak harus membakar apa pun untuk menghasilkan panas. Seluruh proses ini didukung oleh fisi nuklir.

Pelet Uranium yang diperkaya rendah dimuat ke dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Kemudian atom Uranium terpecah menciptakan fisi nuklir. Proses ini melepaskan energi dalam jumlah besar.

Keuntungan dari pembangkit listrik tenaga nuklir adalah mereka tidak perlu membakar apapun untuk menghasilkan energi. Karenanya, emisi karbon dari pembangkit listrik tenaga nuklir sangat rendah.

Kerugian dari pembangkit listrik tenaga nuklir adalah limbah nuklir yang dihasilkannya dan biaya yang mahal untuk membangunnya. Tenaga nuklir merupakan lebih dari 10% dari kebutuhan energi dunia.

Pembangkit listrik tenaga nuklir terbesar di dunia adalah pembangkit listrik Kashiwazaki-Kariwa yang terletak di Jepang. Ia mampu menghasilkan energi 7,965MW menggunakan tujuh reaktor air mendidih.

3. Pembangkit listrik yang dijalankan batu bara

Dua pembangkit listrik pertama yang kita diskusikan memiliki jejak karbon rendah. Pembangkit listrik tenaga batu bara adalah kebalikannya. Mereka memiliki jejak karbon yang besar, namun pembangkit listrik yang dijalankan dengan batu bara menyumbang hampir 40% dari kebutuhan energi dunia.

Pembangkit listrik tenaga batu bara atau batu bara membakar batu bara untuk mengubah air menjadi uap. Uap ini kemudian digunakan untuk memutar turbin yang menghasilkan listrik dengan bantuan generator.

Sebuah 1000MW pembangkit listrik batubara membakar melalui 9000 ton batubara per hari . Proses ini melepaskan polutan dalam jumlah yang sangat tinggi ke udara.

Jika kita melihat konsumsi batu bara untuk pembangkit listrik, tidak ada negara yang mendekati China . Delapan dari sebelas kapasitas tinggi (lebih dari 5GW ) berada di China.

Selain itu, Cina adalah penghasil emisi CO2 terbesar di dunia!

Pembangkit listrik DatangTuoketuo adalah pembangkit listrik tenaga panas terbesar di dunia dengan kapasitas 6,7GW . Pembangkit batu bara ini menggunakan lebih dari 21 juta ton batu bara per tahun untuk memenuhi kebutuhan energi China.

Pembangkit listrik tenaga batubara termasuk dalam kategori pembangkit listrik termal. Pembangkit listrik berbahan bakar diesel dan gas alam adalah dua jenis pembangkit listrik termal yang biasa digunakan untuk pembangkit listrik.

Pembangkit listrik energi hijau

Dengan kemajuan dalam pembangkitan energi, kita sekarang memiliki lebih dari sekedar pembangkit listrik tenaga panas, nuklir dan hidroelektrik. Mereka disebut pembangkit listrik non-konvensional.

Pembangkit listrik ini mampu menghasilkan energi bersih (atau Energi Hijau). Mari kita cari tahu tentang apa itu semua!

Pembangkit listrik tenaga surya: Pembangkit listrik tenaga surya menggunakan energi matahari untuk menghasilkan listrik. Panel surya menangkap sinar matahari menggunakan sel fotovoltaik dan mengubahnya menjadi listrik.

Saat ini, semakin banyak negara yang mencari energi matahari untuk mengimbangi ketergantungan mereka pada bahan bakar fosil. Taman Surya Gurun Tengger saat ini merupakan pembangkit listrik tenaga surya terbesar di dunia dalam hal kapasitas. Ia mampu menghasilkan energi 1.547MW .

Pembangkit listrik tenaga angin: Pembangkit listrik tenaga angin mengubah energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin. Ini juga sangat efektif dalam menghasilkan energi bersih.

Kumpulan kincir angin yang tersebar di suatu daerah disebut ladang angin. Ladang Kincir Angin Gansu di China yang penyelesaian tahun 2020 ini dinyatakan sebagai ladang kincir angin terbesar di dunia.

Akankah Indonesia menjadi tenaga nuklir?

Terlepas dari ambisi nuklirnya, Indonesia belum memiliki kapasitas untuk mengelola pembuangan limbah nuklirnya, yang dapat menimbulkan malapetaka bagi kawasan Asia Tenggara.

Indonesia mungkin mengambil langkah untuk menghidupkan kembali ambisi nuklirnya di bawah pemerintahan Presiden Joko Widodo. Pada Februari 2020, Luhut Binsar Pandjaitan , Menteri Kelautan dan mantan Kepala Staf Widodo, secara terbuka menyatakan bahwa negara-negara kuat seperti Amerika Serikat tidak melihat Indonesia sebagai pemain internasional yang serius karena kurangnya senjata nuklir. Pernyataannya dengan cepat menjadi berita utama berita lokal . Pensiunan jenderal angkatan darat bintang empat yang menjadi politisi kelas berat ini adalah pendukung utama di balik minat baru-baru ini untuk memperoleh teknologi reaktor nuklir untuk memanfaatkan kekayaan sumber daya mineral Indonesia.

Jika Indonesia mengambil jalur nuklir, itu akan menjadi penyimpangan besar dari pijakan kebijakan luar negeri tradisionalnya. Secara historis, Indonesia menyelenggarakan Konferensi Bandung pada tahun 1955 yang memunculkan Gerakan Non-Blok (GNB) global negara-negara Afrika dan Asia yang secara kolektif memilih untuk tidak bersekutu dengan Amerika Serikat atau Rusia selama fajar perang dingin.

Poros nuklir

Apa yang berubah di Indonesia sejak saat itu? Itu adalah kekayaan mineral dari thorium.

Pada Juni 2020, Menteri Pertahanan Prabowo Subianto mengadakan pertemuan dengan Gubernur Pulau Banka Belitung, di mana mereka membahas pendirian kantor wilayah kementerian di sana . Itu bukan kebetulan. Tidak terlalu jauh dari pantai timur Sumatera, pulau-pulau tersebut memiliki hampir 95 persen dari torium Indonesia. Thorium sendiri tidak dapat digunakan di reaktor nuklir tradisional. Tetapi jika Anda membombardir thorium dengan neutron, itu akan berubah menjadi uranium-233, bahan fisil pilihan untuk reaktor nuklir canggih. Hampir sebulan kemudian , Menteri Pertahanan Indonesia bertemu dengan gubernur lagi – kali ini untuk membahas unsur timah dan tanah jarang. Pada Juli 2020, pertemuan antara Luhut dan Prabowo diberitakan untuk pembahasan mereka tentang pemanfaatan timah dan unsur tanah jarang.

Namun, apa yang penting tentang timah? Tidak ada yang langsung terlihat, selain fakta bahwa torium dan uranium sebenarnya dapat diekstraksi dari beberapa sumber non-konvensional seperti monasit, yang secara alami muncul di samping endapan timah; dan Indonesia memiliki banyak timah.

Apa yang bisa kita ambil dari ini? Sebagai permulaan, kementerian pertahanan Indonesia tampaknya tertarik untuk mengejar reaktor nuklir cair garam berukuran kecil dengan output pembangkit listrik 50 megawatt untuk menggerakkan kendaraan laut.

Penggerak bertenaga nuklir secara signifikan memperpanjang panjang misi angkatan laut tanpa perlu sering mengisi bahan bakar yang dibutuhkan kapal diesel.

Namun di luar retorika, masih harus dilihat bagaimana Indonesia akan memanfaatkan keahlian nuklir lokalnya dan kapasitas industrinya. Meskipun reaktor garam cair nuklir cukup aman, mudah dan murah untuk dibangun, Badan Energi Indonesia BATAN memperkirakan reaktor itu hanya dapat beroperasi setelah tahun 2040.

Mengingat relatif kurangnya kapasitas domestik untuk mewujudkan ambisi nuklirnya, kementerian pertahanan Indonesia menandatangani kesepakatan dengan perusahaan nuklir yang berbasis di AS ThorCon International pada Juli 2020 untuk bersama-sama meneliti dan mengembangkan reaktor garam cair torium kecil. Itu adalah kesepakatan yang mahal.

Awalnya, Thorcon mengusulkan investasi $ 1,2 miliar untuk pembangkit listrik tenaga nuklir Indonesia terapung yang lebih besar, 500 megawatt untuk Indonesia pada Maret 2019.

Tidak dipersiapkan

Tapi apakah Indonesia siap untuk tenaga nuklir? Dengan bencana penyimpanan limbah nuklir baru-baru ini, banyak kritikus mengatakan tidak.

Pada akhir Januari 2020, badan pengatur nuklir Indonesia mulai menyelidiki rekor level radiasi di kota satelit Jakarta. Area spesifik yang dimaksud adalah kompleks yang menampung reaktor riset milik Badan Tenaga Nuklir Nasional. Tingkat radiasi dari cesium-137 yang dibuang mencapai rekor 680 milisievert per jam. Untuk menempatkannya dalam perspektif, itu sama dengan tingkat maksimum radiasi pekerja yang menanggapi krisis Jepang Fukushima 2011 terpapar. Tingkat radiasi normal adalah 0,03 mSv per jam, menurut regulator Indonesia. Sebagai perbandingan, hampir seperempat jumlah yang ditemukan memiliki kesehatan yang setara dengan merokok secara kronis 1,5 bungkus rokok sehari selama setahun, belum lagi kemungkinan kanker atau mutasi.

Lebih berbahaya lagi, para pemangku kepentingan nuklir Indonesia secara tradisional mengalami kesulitan dalam menjual ide energi nuklir kepada konstituen mereka mengingat ketakutan yang meluas atas Indonesia yang rentan terhadap gempa bumi dan aktivitas vulkanik mengingat posisinya yang unik dalam ‘Cincin Api’ Pasifik. Bagi pembuat kebijakan, ini membuat frustasi mengingat sumber daya yang tersedia melimpah untuk energi nuklir.

Tetapi mengingat relatif kurangnya dukungan publik, industri nuklir dan pendukung kebijakan kemungkinan akan menyambut dukungan dan retorika pemerintah yang kuat untuk mewujudkan ambisi mereka.

Kurangnya pengawasan

Indonesia hanya memiliki tiga reaktor riset kecil tanpa reaktor listrik komersial, dan keseimbangan itu tampaknya telah ditetapkan untuk beberapa waktu. Selama masa jabatannya, Presiden Sukarno (1945-1967) sempat mempertimbangkan senjata nuklir secara singkat selama tahun 1960-an. Setelah lengser dari kekuasaan pada tahun 1967, Indonesia menyetujui sejumlah perjanjian internasional yang mengikatnya pada non-proliferasi dan penggunaan energi nuklir untuk tujuan damai.

Tetapi jika Indonesia memutuskan untuk menggunakan jalur nuklir penuh, kemungkinan akan sulit untuk melacak tindakannya. Indonesia adalah salah satu dari sedikit negara berteknologi nuklir di dunia berkembang yang memiliki sumber daya yang dibutuhkan untuk mewujudkannya. Pengamanan internasional kurang efektif jika dikaitkan dengan Indonesia.

Badan pengawas dan inspeksi nuklir tidak hanya harus mengidentifikasi endapan uranium dan melacaknya setelah ditambang, tetapi mereka juga harus memeriksa thorium, dan sumber daya uranium alternatif seperti batuan fosfat, monasit, serpih hitam, lignit, dan bahan langka lainnya- unsur tanah, yang sering ditambang bersamaan dengan mineral konvensional lainnya seperti timah dan batu bara. Ini adalah tugas yang menakutkan, dan sebagian besar pengawas nuklir internasional tidak memiliki sumber daya atau tenaga kerja untuk mengawasi gambaran lengkapnya.

Di sisi lain, Indonesia mendorong basis industri dan ilmiahnya hingga ke batasnya karena berusaha menguasai teknologi pemurnian dan pemisahan bijih: rintangan yang harus dilalui oleh setiap negara berkemampuan nuklir yang harus diatasi. Sementara itu, para ilmuwan Indonesia sedang melakukan sejumlah besar penelitian yang tersedia untuk umum tentang ekstraksi uranium dan thorium dari sumber alternatif seperti monasit. Mempersiapkan langkah ke depan, Indonesia menerapkan revisi besar-besaran pada undang -undang pertambangannya, sambil memberikan izin izin baru yang memungkinkan penambangan bahan radioaktif.

Secara tradisional, alternatif pengganti uranium ini tidak disebutkan dalam statistik uranium standar seperti Buku Merah yang disiapkan setiap tahun oleh Badan Energi Atom Internasional, Badan Energi Nuklir dan Organisasi untuk Pembangunan Ekonomi OECD. Jalur alternatif Indonesia menuju energi nuklir meningkatkan keprihatinan atas apa yang terjadi jika bahan nuklir off-the-book mencapai pihak ketiga yang berbahaya, mendorong badan-badan global untuk melacak negara-negara ambisius nuklir dengan sumber daya yang cukup untuk merealisasikannya, tetapi pemerintah dan institusi lemah.

Namun bagi Indonesia, ini lebih dari sekadar modernisasi.

Permintaan listrik di Indonesia terus tumbuh dengan rata-rata 6,2 persen per tahun, dan sumber bahan bakar tradisional hampir tidak dapat mencukupi, dengan mengorbankan polusi dan berdampak pada kesehatan masyarakat.

Ini juga tentang membuktikan bahwa itu adalah pemimpin nuklir di ASEAN, bersaing dengan Malaysia, Filipina, Thailand, dan Vietnam. Di ASEAN, membangun reaktor nuklir komersial sangat membantu dalam memberikan status dan prestise regional suatu negara, terlepas dari risiko yang terlibat dan kurangnya kemampuan untuk mengelolanya saat ini.

APA KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN ENERGI PANAS BUMI?

Energi Panas Bumi adalah sumber energi berkelanjutan dan terbarukan yang sebagian besar masih belum dimanfaatkan. Sebagai sumber daya yang ramah lingkungan, ia berpotensi untuk memenuhi kebutuhan pemanas, pendingin, dan listrik di masa depan.

Ada banyak keuntungan dari energi panas bumi tetapi juga beberapa tantangan yang perlu diatasi untuk dapat memanfaatkan sumber daya alam ini secara maksimal.

Apa Keuntungan Menggunakan Panas Bumi?

1. Ramah Lingkungan

Energi panas bumi lebih ramah lingkungan dibandingkan sumber bahan bakar konvensional seperti batu bara dan bahan bakar fosil lainnya. Selain itu, jejak karbon pembangkit listrik tenaga panas bumi rendah. Meskipun ada beberapa polusi yang terkait dengan energi panas bumi, ini relatif minimal jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil .

2. Terbarukan

Energi panas bumi merupakan sumber energi terbarukan yang akan bertahan hingga Bumi dihancurkan oleh matahari dalam waktu sekitar 5 miliar tahun. Waduk panas di dalam bumi diisi ulang secara alami, menjadikannya terbarukan dan berkelanjutan.

3. Potensi Besar

Konsumsi energi di seluruh dunia saat ini sekitar 15 terawatt, yang jauh dari total energi potensial yang tersedia dari sumber panas bumi. Meskipun saat ini kami tidak dapat menggunakan sebagian besar waduk, ada harapan bahwa jumlah sumber daya panas bumi yang dapat dieksploitasi akan meningkat dengan penelitian dan pengembangan yang sedang berlangsung di industri ini. Saat ini diperkirakan pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat menyediakan daya antara 0,0035 dan 2 terawatt.

4. Berkelanjutan / Stabil

Panas bumi menyediakan sumber energi yang andal dibandingkan dengan sumber daya terbarukan lainnya seperti angin dan tenaga surya. Ini karena sumber daya selalu tersedia untuk dimanfaatkan, tidak seperti energi angin atau matahari.

5. Pemanasan dan Pendinginan

Penggunaan panas bumi yang efektif untuk pembangkit listrik membutuhkan suhu air lebih dari 150 ° C untuk menggerakkan turbin. Sebagai alternatif, perbedaan suhu antara permukaan dan sumber tanah dapat digunakan. Karena tanah lebih tahan terhadap perubahan panas musiman daripada udara, tanah dapat bertindak sebagai penyerap / sumber panas dengan pompa panas bumi hanya dua meter di bawah permukaan.

6. Dapat diandalkan

Energi yang dihasilkan dari sumber daya ini mudah dihitung karena tidak berfluktuasi dengan cara yang sama seperti sumber energi lain, seperti matahari dan angin. Artinya kita dapat memprediksi keluaran daya dari pembangkit panas bumi dengan tingkat akurasi yang tinggi.

7. Tidak Ada Bahan Bakar yang Dibutuhkan

Karena energi panas bumi adalah sumber daya yang terjadi secara alami, tidak diperlukan bahan bakar, seperti bahan bakar fosil yang merupakan sumber daya terbatas yang perlu ditambang atau diekstraksi dari bumi.

8. Evolusi Cepat

Ada banyak eksplorasi ke dalam energi panas bumi saat ini, yang berarti bahwa teknologi baru sedang diciptakan untuk meningkatkan proses energi. Ada semakin banyak proyek untuk meningkatkan dan menumbuhkan bidang industri ini. Dengan evolusi yang cepat ini, banyak kekurangan energi panas bumi saat ini akan diatasi.

Apa Kerugian Energi Panas Bumi?

1. Lokasi Dibatasi

Kerugian tunggal terbesar dari energi panas bumi adalah lokasinya yang spesifik. Pembangkit listrik tenaga panas bumi perlu dibangun di tempat-tempat yang energinya dapat diakses, yang berarti beberapa daerah tidak dapat memanfaatkan sumber daya ini. Tentu saja, hal ini tidak menjadi masalah jika Anda tinggal di tempat yang mudah dijangkau energi geothermal, seperti Islandia.

2. Efek Samping Lingkungan

Meskipun energi panas bumi biasanya tidak melepaskan gas rumah kaca, ada banyak dari gas ini yang tersimpan di bawah permukaan bumi yang dilepaskan ke atmosfer selama penggalian. Sementara gas-gas ini juga dilepaskan ke atmosfer secara alami, kecepatannya meningkat di dekat pembangkit listrik tenaga panas bumi. Namun, emisi gas ini masih jauh lebih rendah dibandingkan dengan emisi bahan bakar fosil.

3. Gempa bumi

Energi panas bumi juga berisiko memicu gempa bumi. Ini karena perubahan struktur bumi akibat penggalian. Masalah ini lebih umum terjadi dengan pembangkit listrik tenaga panas bumi yang ditingkatkan, yang memaksa air masuk ke kerak bumi untuk membuka celah untuk eksploitasi sumber daya yang lebih besar. Namun, karena sebagian besar pembangkit listrik tenaga panas bumi berada jauh dari pusat populasi, implikasi dari gempa bumi ini relatif kecil.

4. Biaya Tinggi

Energi panas bumi adalah sumber daya yang mahal untuk dimanfaatkan, dengan label harga berkisar antara $ 2- $ 7 juta untuk pembangkit dengan kapasitas 1 megawatt. Namun, jika biaya di muka tinggi, pengeluaran dapat diperoleh kembali sebagai bagian dari investasi jangka panjang.

5. Keberlanjutan

Untuk menjaga keberlanjutan fluida energi panas bumi perlu dipompa kembali ke reservoir bawah tanah lebih cepat dari pada habisnya. Artinya, energi panas bumi perlu dikelola dengan baik untuk menjaga kelestariannya.

Penting bagi industri untuk menilai pro dan kontra energi panas bumi untuk memperhitungkan keuntungan sambil mengurangi potensi masalah.

Tinjauan Pro dan Kontra Panas Bumi:

Pro Kontra
Sumber energi ini lebih ramah lingkungan dibandingkan sumber bahan bakar konvensional . Kerugian tunggal terbesar dari energi panas bumi adalah lokasinya yang spesifik .
Sumber energi terbarukan . Gas dilepaskan ke atmosfer selama penggalian.
The jumlah sumber daya dieksploitasi panas bumi akan meningkat dengan penelitian yang sedang berlangsung dan pengembangan di industri. Energi panas bumi berisiko memicu gempa bumi .
Sebuah sumber energi yang berkelanjutan sebagai angin seperti selalu tersedia dan solar. Sumber daya yang mahal untuk dimanfaatkan , dengan biaya awal yang tinggi berkisar antara $ 2- $ 7 juta untuk pabrik dengan kapasitas 1 megawatt.
Sebuah sumber yang dapat dipercaya sebagai yang lebih mudah untuk memprediksi output daya dari pembangkit panas bumi dengan tingkat akurasi yang tinggi. Energi fluida perlu dipompa kembali ke reservoir bawah tanah lebih cepat daripada habis. Manajemen dibutuhkan untuk menjaga keberlanjutan .
Tidak ada bahan bakar yang dibutuhkan .
Peningkatan eksplorasi yang berarti bahwa teknologi baru sedang diciptakan untuk meningkatkan proses energi.
Tingkat polusi jauh lebih rendah  dibandingkan bahan bakar fosil.

 

Sumber daya energi ini tentunya penting untuk masa depan energi dan lingkungan

 

Image By Gretar Ívarsson – Edited by Fir0002 – Gretar Ívarsson, geologist at Nesjavellir, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2523755

Apa itu Sel?

Pohon di hutan, ikan di sungai, lalat kuda di pertanian, lemur di hutan, alang-alang di kolam, cacing di tanah – semua tumbuhan dan hewan ini terbuat dari bahan penyusun yang kita sebut sel . Seperti contoh-contoh ini, banyak makhluk hidup terdiri dari sejumlah besar sel yang bekerja sama satu sama lain. Namun, bentuk kehidupan lain hanya terbuat dari satu sel, seperti banyak spesies bakteri dan protozoa . Sel, baik yang hidup sendiri atau sebagai bagian dari organisme multiseluler, biasanya terlalu kecil untuk dilihat tanpa mikroskop cahaya.

Sel memiliki banyak fitur umum, namun mereka dapat terlihat sangat berbeda. Faktanya, sel telah beradaptasi selama miliaran tahun dengan beragam lingkungan dan peran fungsional. Sel saraf, misalnya, memiliki ekstensi panjang dan tipis yang dapat mencapai beberapa meter dan berfungsi untuk mengirimkan sinyal dengan cepat. Sel tumbuhan berbentuk bata yang sangat pas memiliki lapisan luar yang kaku yang membantu memberikan dukungan struktural yang dibutuhkan pohon dan tumbuhan lain. Sel otot yang panjang dan meruncing memiliki kelenturan intrinsik yang memungkinkan mereka untuk mengubah panjang dalam otot bisep yang berkontraksi dan rileks.

Meski begitu, berbeda dengan sel-sel ini, mereka semua bergantung pada strategi dasar yang sama untuk mencegah keluarnya zat-zat yang diperlukan, membiarkan zat-zat yang diperlukan masuk dan membiarkan orang lain keluar, menjaga kesehatan, dan menggandakan diri. Faktanya, ciri-ciri inilah yang membuat sel menjadi sel.

Apa yang Mendefinisikan Sel?

Sebuah ilustrasi menunjukkan penampang membran plasma dengan tiga protein transpor berbeda yang tersusun melintasi lapisan ganda fosfolipid. Setiap protein bertindak sebagai pori, seperti yang ditunjukkan oleh panah di tengahnya. Manik-manik kecil yang mewakili molekul melayang di dekat protein, menunjukkan konsentrasi yang lebih tinggi baik di luar atau di dalam membran. Oleh karena itu, protein transpor mengatur konsentrasi molekul di dalam sel, dengan mengontrol jalannya molekul melalui pori-pori. Gambar 1: Mengangkut protein dalam membran sel Membran plasma dapat ditembus oleh molekul spesifik yang dibutuhkan sel. Protein transpor dalam membran sel memungkinkan lewatnya selektif molekul tertentu dari lingkungan luar. Setiap protein transpor spesifik untuk molekul tertentu (ditunjukkan dengan warna yang cocok).

Sel dianggap sebagai unit dasar kehidupan karena mereka datang dalam paket yang terpisah dan mudah dikenali. Itu karena semua sel dikelilingi oleh struktur yang disebut membran sel – yang, seperti dinding rumah, berfungsi sebagai batas yang jelas antara lingkungan internal dan eksternal sel. Membran sel terkadang juga disebut sebagai membran plasma .

Membran sel didasarkan pada kerangka molekul berbasis lemak yang disebut fosfolipid , yang secara fisik mencegah zat-zat yang menyukai air, atau hidrofilik, memasuki atau keluar dari sel. Membran ini juga bertabur protein yang memiliki berbagai fungsi. Beberapa dari protein ini bertindak sebagai penjaga gerbang, menentukan zat apa yang bisa dan tidak bisa melintasi membran. Yang lain berfungsi sebagai penanda, mengidentifikasi sel sebagai bagian dari organisme yang sama atau sebagai benda asing. Yang lain lagi bekerja seperti pengencang, mengikat sel sehingga bisa berfungsi sebagai satu kesatuan. Namun protein membran lainnya berfungsi sebagai komunikator, mengirim dan menerima sinyal dari sel tetangga dan lingkungan – apakah ramah atau mengkhawatirkan (Gambar 1).

Di dalam membran ini, lingkungan interior sel berbasis air. Disebut sitoplasma , lingkungan cair ini dikemas penuh dengan mesin seluler dan elemen struktural. Faktanya, konsentrasi protein di dalam sel jauh lebih banyak daripada di luar – apakah di luar adalah air laut (seperti dalam kasus ganggang bersel tunggal) atau serum darah (seperti dalam kasus sel darah merah). Meskipun membran sel membentuk penghalang alami di lingkungan berair, sel harus tetap mengeluarkan cukup banyak energi untuk mempertahankan konsentrasi tinggi konstituen intraseluler yang diperlukan untuk kelangsungan hidupnya. Memang, sel dapat menggunakan sebanyak 30 persen energinya hanya untuk mempertahankan komposisi sitoplasma mereka.

Komponen Lain Apa yang Dimiliki Sel?

Seperti disebutkan sebelumnya, sitoplasma sel adalah rumah bagi banyak elemen fungsional dan struktural. Unsur-unsur ini ada dalam bentuk molekul dan organel – gambarkan mereka sebagai perkakas, perkakas, dan ruang dalam sel. Kelas utama molekul organik intraseluler termasuk asam nukleat, protein, karbohidrat, dan lipid, yang semuanya penting untuk fungsi sel.

Asam nukleat adalah molekul yang mengandung dan membantu mengekspresikan kode genetik sel. Ada dua kelas utama asam nukleat: asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA) . DNA adalah molekul yang berisi semua informasi yang dibutuhkan untuk membangun dan memelihara sel; RNA memiliki beberapa peran yang terkait dengan ekspresi informasi yang disimpan dalam DNA. Tentu saja, asam nukleat saja tidak bertanggung jawab atas pelestarian dan ekspresi materi genetik: Sel juga menggunakan protein untuk membantu mereplikasi genom dan menyelesaikan perubahan struktural mendalam yang mendasari pembelahan sel .

Protein adalah jenis kedua dari molekul organik intraseluler. Zat ini dibuat dari rantai molekul yang lebih kecil yang disebut asam amino , dan memiliki berbagai fungsi di dalam sel, baik katalitik maupun struktural. Misalnya, protein yang disebut enzim mengubah molekul seluler (baik protein, karbohidrat, lipid, atau asam nukleat) menjadi bentuk lain yang dapat membantu sel memenuhi kebutuhan energinya, membangun struktur pendukung, atau memompa limbah.

Karbohidrat , pati dan gula dalam sel, adalah jenis molekul organik penting lainnya. Karbohidrat sederhana digunakan untuk kebutuhan energi sel segera, sedangkan karbohidrat kompleks berfungsi sebagai penyimpan energi intraseluler. Karbohidrat kompleks juga ditemukan di permukaan sel, di mana mereka memainkan peran penting dalam pengenalan sel.

Akhirnya, lipid atau molekul lemak adalah komponen membran sel – baik membran plasma maupun berbagai membran intraseluler. Mereka juga terlibat dalam penyimpanan energi, serta menyampaikan sinyal di dalam sel dan dari aliran darah ke interior sel (Gambar 2).

Beberapa sel juga memiliki susunan molekul yang teratur yang disebut organel . Mirip dengan ruangan di rumah, struktur ini dipisahkan dari bagian dalam sel lainnya oleh membran intraselulernya sendiri. Organel mengandung peralatan yang sangat teknis yang diperlukan untuk pekerjaan tertentu di dalam sel. Salah satu contohnya adalah mitokondria – umumnya dikenal sebagai “pembangkit listrik” sel – yang merupakan organel yang memegang dan memelihara mesin yang terlibat dalam reaksi kimia penghasil energi (Gambar 3).

Diagram irisan pai menunjukkan proporsi air dengan komponen kimia khas dalam sel bakteri. Setiap komponen kimia diberi kode warna dan diberi label dengan nama dan persen.

Gambar 2: Komposisi sel bakteri Sebagian besar sel adalah air (70%). 30% sisanya mengandung proporsi yang bervariasi dari molekul struktural dan fungsional.

Diagram skala menunjukkan bagaimana fitur biologis yang berbeda berada di sepanjang gradien ukuran. Atom direpresentasikan di sisi paling kiri skala, sementara pembuluh darah yang jauh lebih besar digambarkan di paling kanan; molekul, organel, dan sel disusun di tengah dengan urutan bertambahnya ukuran, di antara dua ekstrem ini.

Gambar 3: Skala relatif dari molekul dan struktur biologis Sel dapat bervariasi antara diameter 1 mikrometer (μm) dan ratusan mikrometer. Di dalam sel, heliks ganda DNA memiliki lebar sekitar 10 nanometer (nm), sedangkan organel seluler yang disebut nukleus yang membungkus DNA ini dapat berukuran sekitar 1000 kali lebih besar (sekitar 10 μm). Lihat bagaimana sel dibandingkan sepanjang sumbu skala relatif dengan molekul, jaringan, dan struktur biologis lainnya (panah biru di bawah). Perhatikan bahwa mikrometer (μm) juga dikenal sebagai mikron.

Apa Saja Kategori Sel yang Berbeda?

Alih-alih mengelompokkan sel berdasarkan ukuran atau bentuknya, para ilmuwan biasanya mengkategorikannya berdasarkan bagaimana materi genetiknya dikemas. Jika DNA di dalam sel tidak dipisahkan dari sitoplasma, maka sel itu adalah prokariota . Semua prokariota yang dikenal, seperti bakteri dan archaea , adalah sel tunggal. Sebaliknya, jika DNA dipartisi di ruang membrannya sendiri yang disebut nukleus , maka sel itu adalah eukariota . Beberapa eukariota, seperti amuba, adalah entitas bersel tunggal yang hidup bebas. Sel eukariotik lainnya adalah bagian dari organisme multisel. Misalnya, semua tumbuhan dan hewan terbuat dari sel eukariotik – terkadang bahkan triliunan sel (Gambar 4).

Sebuah ilustrasi menunjukkan sel eukariotik di samping sel prokariotik, dan perbedaan struktural utama ditampilkan. Sel eukariotik yang jauh lebih besar mengandung jaringan membran yang rumit dan organel berbentuk kacang. DNA-nya ada di dalam membran inti. Sel prokariotik memiliki interior yang relatif kosong yang mengandung bahan DNA lepas yang dilambangkan dengan benang kusut, di samping hanya ribosom dan tidak ada organel yang terikat membran.

Gambar 4: Membandingkan perbedaan eukariotik dasar dan prokariotik

Sel eukariotik (kiri) memiliki DNA yang tertutup membran, yang membentuk struktur yang disebut nukleus (terletak di tengah sel eukariotik; perhatikan DNA ungu yang tertutup dalam nukleus merah muda). Sel eukariotik khas juga memiliki organel terikat membran tambahan dengan berbagai bentuk dan ukuran. Sebaliknya, sel prokariotik (kanan) tidak memiliki DNA yang terikat membran dan juga tidak memiliki organel yang terikat membran. © 2010 Nature Education Semua hak dilindungi undang-undang. Lihat Ketentuan Penggunaan

Bagaimana Sel Berasal? Para peneliti berhipotesis bahwa semua organisme di Bumi saat ini berasal dari satu sel yang ada sekitar 3,5 hingga 3,8 miliar tahun yang lalu. Sel asli ini sepertinya tidak lebih dari kantung molekul organik kecil dan bahan mirip RNA yang memiliki fungsi informasional dan katalitik. Seiring waktu, molekul DNA yang lebih stabil berevolusi untuk mengambil alih fungsi penyimpanan informasi, sedangkan protein , dengan variasi struktur yang lebih besar daripada asam nukleat, mengambil alih fungsi katalitik.

Seperti yang dijelaskan di bagian sebelumnya, tidak adanya atau keberadaan inti – dan memang, dari semua organel yang terikat membran – cukup penting untuk menjadi ciri yang menentukan di mana sel dikategorikan sebagai prokariota atau eukariota. Para ilmuwan percaya bahwa kemunculan inti mandiri dan organel lain merupakan kemajuan besar dalam evolusi sel. Tapi dari mana asalnya bangunan-bangunan ini? Lebih dari satu miliar tahun yang lalu, beberapa sel “makan” dengan menelan benda-benda yang mengapung di lingkungan cair tempat mereka berada. Kemudian, menurut beberapa teori evolusi sel , salah satu sel eukariotik awal menelan prokariota, dan bersama-sama kedua sel tersebut membentuk simbiosis.hubungan. Secara khusus, sel yang tertelan mulai berfungsi sebagai organel di dalam sel eukariotik yang lebih besar yang mengkonsumsinya. Baik kloroplas maupun mitokondria, yang ada dalam sel eukariotik modern dan masih mempertahankan genomnya sendiri, diperkirakan muncul dengan cara ini (Gambar 5).

Skema merepresentasikan asimilasi bertahap organisme prokariotik independen oleh sel eukariotik, menjadi organel yang berfungsi, dalam lima tahap evolusi yang disederhanakan.

Gambar 5: Asal mula mitokondria dan kloroplas Mitokondria dan kloroplas kemungkinan besar berevolusi dari prokariota yang tertelan yang pernah hidup sebagai organisme independen. Pada titik tertentu, sel eukariota menelan prokariota aerobik, yang kemudian membentuk hubungan endosimbiotik dengan eukariota inang, secara bertahap berkembang menjadi mitokondria. Sel eukariotik yang mengandung mitokondria kemudian menelan prokariota fotosintetik, yang berevolusi menjadi organel kloroplas khusus. © 2010 Nature Education Semua hak dilindungi undang-undang. Lihat Ketentuan Penggunaan Detail Gambar

Tentu saja, sel prokariotik juga terus berkembang. Berbagai spesies bakteri dan archaea telah beradaptasi dengan lingkungan tertentu, dan prokariota ini tidak hanya bertahan tetapi juga berkembang tanpa materi genetik di kompartemennya sendiri. Misalnya, spesies bakteri tertentu yang hidup di ventilasi termal di sepanjang dasar laut dapat menahan suhu yang lebih tinggi daripada organisme lain di Bumi.

Kesimpulan

Sel adalah penyebut terkecil dari kehidupan. Beberapa sel adalah organisme tersendiri; lainnya adalah bagian dari organisme multisel. Semua sel dibuat dari kelas utama molekul organik yang sama: asam nukleat, protein, karbohidrat, dan lipid. Selain itu, sel dapat ditempatkan dalam dua kategori utama sebagai hasil dari peristiwa evolusi kuno: prokariota, dengan genom sitoplasma, dan eukariota, dengan genom terbungkus inti dan organel terikat membran lainnya. Meskipun kecil, sel telah berevolusi menjadi berbagai bentuk dan ukuran. Bersama-sama mereka membentuk jaringan yang dengan sendirinya membentuk organ, dan akhirnya seluruh organisme.