BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bioenergetika adalah ilmu tentang perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia.

Bioenergetika atau termodinamika biokimia memberikan prinsip dasar untuk menjelaskan

mengapa sebagian reaksi dapat terjadi sedangkan sebagian yang lain tidak. Sejumlah sistem

non biologik dapat menggunakan energi panas untuk melaksanakan kerjanya, namun sistem

biologi pada hakekatnya bersifat isotermik dan memakai energi kimia untuk memberikan

tenaga bagi proses kehidupan.

Prinsip reaksi oksidasi reduksi yaitu reaksi pengeluaran dan perolehan elektron berlaku pada

berbagai sistem biokimia dan merupakan konsep penting yang melandasi pemahaman

tentang sifat oksidasi biologi.

Bioenergetika juga terjadi pada belut listrik. Belut listrik (Electrophorus electricus) adalah

sejenis ikan yang dapat menghasilkan aliran listrik kuat (sampai 650 volt) untuk berburu dan

membela diri. Walaupun disebut sidat atau belut, ia termasuk anggota ordo Gymnotiformes.

Terdapat bagian tubuh belut yang dapat menghasilkan listrik yang disebut elektrosit, dengan

bantuan elektrosit yang cara kerjanya mirip dengan baterai, belut akan menghasilkan respon berupa

aliran listrik saat diberikan rangsangan dari luar baik sebagai alat navigasi, maupun sebagai

pendeteksi ancaman.

Keunikan dari sistem kerja tubuh belut listrik yang menjadi perhatian utama dalam makalah ini.

Bagaimana reaksi-reaksi dalam tubuh belut dapat terjadi baik secara kimia maupun fisika, serta

mekanisme terjadinya arus listrik yang pada akhirnya memberikan efek kejut pada lingkungan

sekitarnya.

1

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana organ dari belut listrik berperan dalam menghasilkan arus listrik ?

2. Bagaimana mekanisme yang terjadi sehingga belut listrik menghasilkan listrik?

3. Bagaimanakah sistematika kerja sinyal listrik pada belut listrik ?

1.3 Tujuan Penulisan BELUM SELESAI KARENA PEMBAHASAN BELUM

1. Sebagai salah satu syarat untuk mengikuti mata kuliah Biokimia Fisik.

2. Untuk mengetahui organ yang berperan serta mekanisme terjadinya listrik pada tubuh belut

listrik.

3. Mengetahui sistematika kerja sinyal listrik pada belut listrik.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Belut Listrik

Belut termasuk predator ganas di lingkungan rawa dan sawah. Makanannya ialah ikan

kecil, cacing, krustasea. Belut aktif pada malam hari. Hewan ini dapat mengambil oksigen

langsung dari udara dan mampu hidup berbulan-bulan tanpa air, dengan syarat lingkungannya

tetap basah. Belut mampu menyerap oksigen bahkan lewat kulitnya. Kebiasaaannya adalah

bersarang di dalam lubang berlumpur dan menunggu mangsa yang lewat. Walaupun berasal dari

daerah tropika, belut diketahui dapat bertahan hidup pada musim dingin dengan suhu sangat

rendah.

  Kombinasi sifat-sifat yang dimiliki belut membuatnya menjadi hewan yang dianggap

berbahaya bagi lingkungan yang bukan habitatnya. Ukuran maksimum tubuhnya 1 m, meskipun

yang sering ditemui memiliki panjang maksimum 40 cm. Tidak memiliki sirip, kecuali sirip ekor

yang memanjang. Bentuk tubuhnya menyerupai tabung dengan tubuh licin, tanpa sisik. Warna

bervariasi, namun biasanya kecoklatan hingga kelabu. Hewan betina bersarang di lubang, dan

meletakkan telur-telurnya pada busa-busa di air yang dangkal. Jika telur menetas, keluarlah belut

muda yang semuanya betina. Dalam perkembangannya, beberapa ekor akan menjadi jantan.

Belut listrik (Electrophorus electricus) adalah sejenis ikan yang dapat menghasilkan

aliran listrik kuat (sampai 650 volt) untuk berburu dan membela diri. Walaupun disebut sidat

atau belut, ia termasuk anggota ordo Gymnotiformes, yang tidak mencakup keduanya. Belut

listrik biasa ditemukan di sungai Amazon dan sungai Orinoko serta daerah-daerah disekitarnya.

Ia bisa tumbuh hingga panjang 2,5 m (8,2 kaki) dan berat 20 kg (44 pound), walaupun biasanya

ukuran rata-ratanya adalah 1 m.

3

Klasifikasi Belut Listrik

Sungai Amazon dan Orinoco menjadi rumah bagi salah satu spesies luar biasa, yakni

belut listrik. Hewan dengan nama Latin Electrophorus electricus ini mampu menghasilkan listrik

hingga 600 volt. Nama electrophorus diambil dari bahasa Yunani yang berarti sang pembawa

listrik (electron = listrik, dan pherein = membawa).

Klasifikasi Ilmiah

Kerajaan          : Animalia

Filum               : Chordata

Kelas               : Actinopterygii

Ordo                : Gynotiformes

Familia            : Electrophoridae

Genus              : Electrophorus

Spesies            : E. Electricus

2.2 Sinyal Listrik pada Belut Listrik

1. Penerima (reseptor) untuk Tujuan Khusus

Dalam tubuh belut ini terdapat beragam tipe penerima (reseptor). Reseptor kantung

(ampullary) memeriksa sinyal listrik berfrekuensi rendah yang dipancarkan oleh ikan lainnya

yang tengah berenang atau ulat (larva) serangga. Reseptor ini begitu peka sehingga dapat

menentukan medan magnetik bumi sekaligus mengumpulkan informasi mengenai buruan atau

pun pemangsa.

4

Reseptor kantung tidak dapat mengindera sinyal berfrekuensi tinggi yang dipancarkan

oleh belut ini. Ini disempurnakan oleh suatu reseptor tabung. Pengindera ini peka pada pelepasan

muatan listrik oleh belut itu sendiri dan berguna sebagai peta lingkungannya. Dengan adanya

sistem ini maka belut tersebut dapat berkomunikasi dan saling mengingatkan tentang adanya

ancaman. Mereka juga saling bertukar informasi mengenai jenis, usia, ukuran dan jenis kelamin.

2. Sinyal yang Menggambarkan Perbedaan Jenis Kelamin

Setiap jenis ikan listrik memiliki ciri sinyal yang berbeda-beda. Bahkan, bisa ada

perbedaan antar ikan dalam satu jenis. Walaupun demikian, bentuk umum tetap tak berubah.

Beberapa perincian saja yang khusus pada masing-masing ikan tersebut. Ketika ikan betina

berenang melewati ikan jantan maka ia akan langsung merasakannya dan langsung menanggapi.

3. Sinyal yang Menggambarkan Usia

Sinyal listrik juga membawa informasi mengenai usia belut listrik. Seekor belut listrik

yang baru menetas membawa tanda berbeda dengan yang dewasa. Sinyal belut listrik yang baru

menetas mempertahankan ciri itu hingga empat belas hari sejak kelahirannya, ketika mereka

berubah dan menjadi seperti sinyal sebagaimana yang dimiliki oleh belut listrik dewasa. Hal ini

memainkan peranan amat penting dalam mengatur hubungan yang rumit antara induknya yang

jantan dan betina. Induknya yang jantan akan mengenali bayinya dan sekaligus melindunginya.

4. Kegiatan Sehari-hari yang Disampaikan Melalui Sinyal

Ikan juga mampu menyampaikan informasi selain jenis kelamin dan usia. Pada semua

jenis ikan listrik, meningginya frekuensi menyebarkan pesan peringatan. Sebagai contoh,

jenis Mormydae biasanya menghantarkan sinyal listrik dengan frekuensi 10 Hz atau setara

dengan 10 getaran per detik yang dapat ditingkatkannya hingga 100-120 Hz. Mormydae yang

diam memperingatkan lawan akan sebuah serangan. Sikap ini menyerupai gerakan mengepalkan

tangan sebelum bertarung.

5

 Pada umumnya, peringatan ini cukup berpengaruh untuk menakuti lawan. Setelah bertarung,

pihak yang terluka menghentikan kegiatan listriknya dan tidak mengirimkan sinyal selama

hampir 30 menit. Ikan yang menenangkan diri atau yang meninggalkan pertarungan biasanya

juga tetap tidak bergerak. Maksud di balik itu adalah untuk mempersulit lawan lainnya

menemukan mereka. Maksud lainnya juga untuk menghindari hantaman dari benda sekitarnya

karena mereka menjadi "buta" arus listrik karena kurangnya sinyal.

5. Sistem Khusus Anti Gangguan pada Sinyal

Gangguan merupakan sebuah akibat yang lumrah di sini. Namun, mereka telah

diciptakan dengan cara pertahanan alami yang mencegah terjadinya gangguan tersebut. Para ahli

menamai sistem ini "Tindakan Pencegahan terhadap Gangguan" atau disingkat dengan "JAR

(Jamming Avoidance Response)." Ketika sang ikan bertemu dengan ikan lain pada frekuensi

yang sama, ia mengubah frekuensinya. Dengan cara inilah gangguan dapat dicegah sedini

mungkin, sehingga tidak pernah berlanjut lagi. Semua ini menegaskan akan adanya suatu sistem

yang sangat rumit pada ikan listrik. Asal mula sistem ini tidak pernah dapat dijelaskan secara

utuh dengan teori evolusi.

Ikan yang memancarkan gelombang listrik berkomunikasi melalui gelombang ini. Anggota

dari satu jenis menggunakan sinyal yang serupa. Karena kehidupan mereka yang berkelompok,

mereka mengubah frekuensi untuk mencegah kebingungan, yang memungkinkan dibedakannya

sinyal yang serupa tapi tak sama.

6

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Belut Menghasilkan Listrik

Listrik yang di hasilkan oleh hewan air  listrik biasanya di gunakan untuk melindungi

dirinya atau untuk membunuh musuhnya (sebagai alat pelindung diri). Listrik yang dihasilkan

oleh belut mengirim gelombang kejut dan gelombang tesebut dibuat untuk melawan

musuhnya,  listrik  yang di hasilkan 2-3 volt dan  listrik itu berguna sebagai :

1. Panca Indra

2. Untuk menyebarkan sinyal peringatan.

3. Untuk mengetahui jenis kelamin ikan lainnya.

Berikut ini hewan air yang dapat menghasilkan  listrik  yaitu:

1. Belut  listrik

2. Ikan sembilang  listrik

3. Ikan torpedo

4. Ikan pari  listrik

Pada tubuh ikan terdapat 2/3 titik  listrik  biasanya titik tersebut berjumlah 5000-6000 titik

dan dapat menghasilkan 500-650 volt per 2 A.

Electrophorus electricus lebih dikenal sebagai belut listrik, menempati Amazon,sungai

Orinoco Amerika Selatan, Perairan Guatemala, Argentina dan pulau Karibia trinidad, sedangkan

7

di wilayah Indonesia banyak ditemukan di pesisir Pantai Kepulaun Seribu, Pangandaran dan

laut-laut dalam.

Beberapa ratus spesies ikan memiliki organ penghasil listrik, namun hanya sedikit yang

dapat menghasilkan daya listrik yang sangat kuat. Organ penghasil listrik yang dimiliki oleh

kebanyakan ikan tersusun dari sel saraf dan sel otot yang telah mengalami perubahan penting.

Bentuk organ listrik seperti piringan kecil yang memproduksi lendir disebut elektrosit, tersusun

dan menyatu di bagian atas dari susunan lain yang sejajar. Pada umumnya, semua piringan

menghadap arah yang sama yang memuat 150 atau 200 piringan setiap susunannya. Prinsip kerja

piringan listrik ini mirip dengan cara kerja baterai. Ketika belut beristirahat, otot-otot yang tidak

berhubungan belum aktif. Namun jika menerima pesan dari saraf, akan segera bekerja secara

serentak untuk mengeluarkan daya listrik. Pada saat itu, voltase semua piringan listrik atau

elektrosit menyatu, sehingga mampu menghasilkan daya listrik sampai 220 volt pada ikan

torpedo atau sampai 650 volt pada belut listrik yang memiliki nama ilmiah Electrophorus

electricus .

  Pada umumnya semua spesies ikan tawar hanya menghasilkan listrik ringan, kecuali

sembilang listrik dan belut listrik. Belut listrik yang hidup di laut memiliki tenaga listrik yang

lebih kuat dan berbahaya, karena air laut mengandung garam yang membuat dirinya lebih tahan

terhadap arus listrik. Posisi dan bentuk organ listrik ini bervariasi tergantung pada spesiesnya.

Pada belut listrik terdapat sistem indera dalam tubuhnya yang menghantarkan dan

menerima sinyal-sinyal tersebut. Belut ini menghasilkan pancaran listrik dalam suatu alat khusus

di ekornya. Listrik ini dipancarkan melalui ribuan pori-pori di punggung makhluk ini dalam

bentuk sinyal yang untuk sementara menciptakan medan listrik di sekitarnya. Benda apapun

dalam medan ini membiaskannya, sehingga belut ini mengetahui ukuran, daya alir dan gerak dari

benda tersebut.

Pada tubuh belut ini, ada pengindera listrik yang terus menentukan medan ini seperti

halnya radar. Belut ini memiliki radar yang memancarkan sinyal listrik dan menerjemahkan

perubahan pada medan yang disebabkan oleh benda yang menghambat sinyal-sinyal di sekitar

tubuhnya. 8

Belut listrik memiliki bentuk tubuh yang unuk, hampir 7/8 bagian tubuhnya berupa ekor. Di

bagian ekor inilah terdapat baterai-baterai kecil berupa lempengan-lempengan kecil yang

horizontal dan vertikal. Jumlahnya sangat banyak, lebih dari 5.000 buah. Tegangan listrik tiap

baterai kecil ini tidak besar, tetapi kalau semua baterai dihubungkan secara berderet (seri), akan

diperoleh tegangan listrik sekitar 600 volt. Ujung ekor bertindak sebagai kutub positif baterai dan

ujung kepala bertindak sebagai kutub negatif.

Belut listrik dapat mengatur hubungan antara baterai kecil dalam tubuhnya itu untuk

mendapat tegangan listrik kecil dan tegangan listrik besar. Untuk navigasi, belut listrik hanya

membutuhkan tegangan listrik yang kecil. Tetapi ketika berhadapan dengan musuh atau

mangsanya, belut listrik akan memberikan tegangan semaksimal mungkin melalui kepala dan

ekornya yang ditempelkan pada tubuh musuh atau mangsanya itu.

3.2 Organ Pada Belut Listrik

Beberapa ratus spesies ikan memiliki organ penghasil listrik, namun hanya sedikit yang

dapat menghasilkan daya listrik yang kuat. Organ penghasil listrik yang dimiliki oleh belut listrk

tersusun dari sel saraf dan sel otot yang telah mengalami perubahan penting. Bentuk organ listrik

seperti piringan kecil yang memproduksi lendir disebut elektrosit, tersusun dan menyatu di

bagian atas dari susunan lain yang sejajar. Pada umumnya, semua piringan menghadap arah yang

sama yang memuat 150 atau 200 piringan setiap susunannya.

Prinsip kerja piringan listrik ini mirip

dengan cara kerja baterai. Ketika belut

beristirahat, otot-otot yang tidak

berhubungan, sehingga belum aktif.

Namun jika menerima pesan dari saraf,

akan segera bekerja secara serentak

untuk mengeluarkan daya listrik.

9

Pada saat itu, voltase semua piringan listrik atau elektrosit menyatu, sehingga mampu

menghasilkan daya listrik sampai 650 volt pada belut listrik. Belut listrik memanfaatkan sinyal

lemah ini sebagai alat indera. Belut ini menghasilkan pancaran listrik dalam suatu alat khusus di

ekornya. Listrik ini dipancarkan melalui ribuan pori-pori di punggung makhluk ini dalam bentuk

sinyal yang untuk sementara menciptakan medan listrik di sekitarnya.

Belut ini memiliki radar yang memancarkan sinyal listrik dan menerjemahkan perubahan

pada medan yang disebabkan oleh benda yang menghambat sinyal-sinyal di sekitar tubuhnya.

Ujung ekor bertindak sebagai kutub positif baterai dan ujung kepala bertindak sebagai kutub

negatif. Belut listrik dapat mengatur hubungan antara baterai kecil dalam tubuhnya itu untuk

mendapat tegangan listrik kecil dan tegangan listrik besar.

Untuk navigasi, belut listrik hanya membutuhkan tegangan listrik yang kecil. Tetapi ketika

berhadapan dengan musuh atau mangsanya, belut listrik akan memberikan tegangan semaksimal

mungkin melalui kepala dan ekornya yang ditempelkan pada tubuh musuh atau mangsanya itu.

3.3 Cara Belut Menghasilkan Listrik

Belut listrik memiliki tubuh yang memanjang dengan bentuk silinder yang sekilas mirip

ular. Panjangnya dapat mencapai 2,5 m dengan berat sekitar 20 kg. Warna tubuhnya abu-abu

gelap kecoklatan pada bagian dorsal dan warna kuning atau oranye pada bagian ventral-anterior.

Kemampuan hewan ini dalam menghasilkan listrik (bioelektrogenesis) berasal dari tiga

organ abdominal, yakni organ utama (main organ), organ hunter, dan organ Sach’s.

10

Gambar Bagian Tubuh Belut Listrik yang Menghasilkan Listrik

Organ utama (main organ) yakni bagian tubuh belut yang merupakan sumber listrik

terbesar yang tersusun dari bagian ekor bersambung hingga ke kepala dan tersusun secara seri.

Ada bagian organ yang disebut organ hunter’s yakni ogan yang terdapat di sepanjang pangkal

sirip dubur, berbentuk panjang dan ramping, serta hanya mampu menghasilkan listrik dengan

intensitas yang sangat rendah. Organ Sach’s yang terletak pada bagian ekor belakang, berfungsi

sebagai alat navigasi dan mampu menghasilkan sepersepuluh dari tegangan listrik yang dapat

dihasilkan tubuh belut listrik.

Ketiga organ ini mampu membuat dua jenis listrik, yakni listrik bervoltase tinggi dan

bervoltase rendah. Ketiga organ ini terdiri dari sel yang terdiferensiasi dari sel otot, yakni sel

elektrosit. Bentuk sel elektrosit ini mirip dengan bentuk compact disk. Sel elektrosit tersebut

memiliki ion kalium berkonsentrasi tinggi di dalam sel dan ion natrium yang berkonsentrasi

rendah di luar sel. Membran sel elektrosit bersifat permeable terhadap ion kalium tetapi tidak

pada ion natrium.

11

Mekanisme terjadinya perpindahan elektron sehingga dapat terjadinya beda potensial

dalam sel jika ditinjau dari segi biokimia dapat dijelaskan sebagai berikut. Asetilkolin yang

merupakan neurotransmitter, dapat mengaktifkan sel elektrosit. Asetilkolin ini disekresikan

melalui sinapsis dari sel saraf pada salah satu sisi sel elektrosit, yang mengakibatkan terbukanya

saluran ion pada sisi tersebut. Ion natrium akan dengan mudah masuk ke dalam sel secara cepat

melalui saluran ini. Akibatnya, keseimbangan potensial sel akan berubah.

Untuk menyeimbangkan kembali kondisi sel, ion kalium akan keluar sel melalui sisi lain

dari sel elektrosit. Proses perpindahan ion natrium ke dalam sel tidak bisa terjadi begitu saja.

Karena hal tersebut melawan gradien konsentrasi, maka proses perpindahan terjadi secara

transport aktif. Perpindahan ion natrium ke dalam sel secara transport aktif tersebut memerlukan

energi yang berasal dari ATP. Dan setiap ATP yang terlibat itu menggunakan sekitar tiga

elektron dalamproses transfer elektron.

12

Gambar. Sel Elektrosit dalam Keadaan Normal

Gambar. Sel Elektrosit ketika terjadi Proses Perpindahan Ion

Gambar Proses pergantian Na+ dan K+ dengan peran ATP.

Belut listrik memiliki kemampuan untuk mensinkronkan sel elektrosit sehingga dapat

aktif secara bersamaan. Hal tersebut memungkinkan belut listrik dapat menghasilkan tegangan

listrik yang besar. Untuk menemukan mangsa, organ Sachs akan mentransmisikan sinyal listrik

lemah yang digunakan untuk menentukan lokasi dan arah mangsa. Saat mangsa telah ditemukan,

belut listrik akan menggunakan organ listrik yang lebih besar, yakni organ utama dan organ

Hunter, untuk menyengat mangsanya

Belut listrik memiliki sel ‘baterai’ yang berjajar di sepanjang tubuhnya. Ujung ekor

bertindak sebagai kutub positif ‘baterai’ dan ujung kepala bertindak sebagai kutub negatif. Untuk

mendeteksi sekitarnya, belut listrik memancarkan medan listrik di sekitar tubuhnya, seperti

tampak pada gambar di bawah. Belut listrik dapat mengatur hubungan antara ‘baterai’ kecil

dalam tubuhnya itu untuk mendapat tegangan listrik kecil dan tegangan listrik besar. 

13

3.4 Cara Belut Listrik Mengendalikan Otak Mangsa

Belut listrik dapat mengeluarkan sengatan listrik hingga 660 volt. Hebatnya, listrik ini

tidak hanya mengejutkan mangsa, tetapi juga dapat mengontrol gerak mangsanya. Para

peneliti telah menemukan bahwa belut listrik, menggunakan aliran listrik mereka sebagai

‘remot kontrol’ bagi mangsanya. Dalam percobaan yang telah dilakukan, ditemukan bahwa

mekanisme remot control yang dilakukan oleh belut lisrik adalah dengan cara membajak

system saraf mangsanya.

Ketika belut mengeluarkan aliran listrik, secara tepat aliran in menginduksi dan

memberikan kontraksi jaringan neuron untuk merangsang pergerakan otot pada mangsanya.

Dengan begitu belut listrik secara efektif membajak jalur saraf sehingga mangsanya tidak

dapat melarikan diri. Pembajakan neuron ini juga menghasilkan kontraksi pada seluruh otot

mangsa sehingga efek paling berbahaya adalah hilangnya kesadaran pada mangsa.

Belut listrik ini banyak digunakan dalam bidang kesehatan di berbagai Negara

dunia. Di Amerika hewan ini banyak digunakan sebagai obat osteoporosis dan sebagai

penawar racun dari gigitan serangga dan ular.

Cnnindonesia.com/teknologi/20141207080742/belut-listrik-dapat-kendalikan otak-

mangsa

14

Gambar. Menunjukkan Perubahan Medan Listrik pada Belut Oleh Objek