Cell Structure and

Function

UMUM

• Sel unit struktural dan fungsional dr

kehidupan

• cell theory: all living things are composed of

cells, and new cells arise only from preexisting

cells

• Jenis sel berdasar internal organization

– Eukaryotes : has compartmentalized cytoplasm with

membrane-bounded organelles including a nucleus

– Prokaryotes

Cell Types

Prokaryotes:

Single cell

Eukaryote:

Single cells, colonies, multi-cellular

Eukaryotic Cell Types : Animal vs.

Plant

The CELL

Membran sel

Membran system

Membranous organella

Nonmembranous

CYTOPLASMA VS

CYTOSOL

ORGANELLA

√

Terdiri Biomembran

Cytoplasm consists of all the cellular contents

between the plasma membrane and the nucleus,

and has two components:

(1) the cytosol = (intracellular fluid), water,

proteins, lipids, carbohydrates, & electrolytes.

It contains masses of insoluble materials

known as inclusions, or inclusion bodies

(ex:glikogen)

(2) Organelles = specialized structures within

thecell that have characteristic shapes; they

perform specific functions

Membran sel

Membran system

Membranous organella

Nonmembranous

CYTOPLASMA VS

CYTOSOL

ORGANELLA

√ Terdiri Biomembran

• The total surface area of internal membranes far

exceeds that of the plasma membrane

• ! membran internal/organel : membungkus organel

maintain discrete biochemical environments

• Komposisi membran sel ~ membran internal :

consist of lipids, proteins, and carbohydrates.

• 3 major classes of lipid: phospholipids,

glycolipids, and cholesterol

• 4 major types of phospholipid : sphingomyelin,

phosphatidylcholine, phosphatidylserine, &

phosphatidylethanolamine

Membran Sel

• Komponen :

1. Phospholipid : one polar

(hydrophilic) head and two

nonpolar (hydrophobic) fatty acid

tails = lipid bilayer

membrane surface

Unidentical membrane surface

noncovalent bonds

Cholesterol (dlm plasmalemma)

can limit lateral fluid movement

contribute to the mechanical

stability of the plasmalemma.

E-face

P-face

Lipid rafts are microdomains containing

cholesterol, sphingolipids, and certain

membrane proteinsn sites for signaling

across the plasma membrane

2. Karbohidrat :

• p.u sbg oligosakarida dlm glikoprotrein atau

glikolipid

• Glycolipids : lipids with attached sugar

residue (Sugar residues usually extend from

the external surface)

• struktur permukaan bercabang (=glycocalyx),

utk adhesi, cell-to-cell and cell-to-interstitial

matrix interactions; termasuk reaksi imun..

Membran Sel

Membran Sel 3. Protein p.u bentuk globular

Macam : * Protein membran integral

terikat erat dalam lapisan fosfolipid

* Protein membran perifer

berikatan scr longgar pada

permukaan, dg ikatan ionik

function : transport, receptors signals, attach

elements of the cytoskeleton, attach cells to the

extracellular matrix (cell adhesion molecules),

enzymatic activity when stimulated

Membran Sel

membran plasma: membungkus sel

integritas struktur dan fungsi

Memisahkan dengan lingkungan sekitar

mengatur lalu-lintas molekul keluar/masuk sel

selectively (semi) permeable

Komunikasi & interaksi antar sel

Signaling (transduksi signal ekstrasel intra)

Mempertahankan perbedaan potensial

Membrane transport

Passive transport

• difusi & osmosis

? ?

pasive

Passive

Processes of

Membrane

Transport

Active transport

• = energy-requiring process

1. Na+–K+ pump : antiport transport

2. Glucose transport : involves the symport

3. ATP-binding cassette transporters (ABC-

transporters) : transmembrane proteins that

have two domains

other

• Endocytosis membran menyelubungi

substansi extrasel sitoplasma (dalam vesikel

membran).

Cara : - fagositosis

- Pinocytosis

- Endocytosis dimediasi reseptor

specific reactions as trigger

• Exocytosis mngeluarkan substansi dr sel.

Dg vesikel fusi dg membran keluar

Microvilli

• Extensions of the

Plasmalemma

diperkuat mikrofilamen

• Terpancang pada

terminal web

Membran sel

Membran system

Membranous organella

Nonmembranous

CYTOPLASMA VS

CYTOSOL

ORGANELLA √

Terdiri Biomembran

√

MEMBRANOUS

ORGANELLA

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi

apparatus

lysosomes

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi

apparatus

lysosomes

Nucleus

Mitochondria

• (dalam bentuk tunggal Mitochondrion)

• Peran utama : Produksi ATP

• Sifat :

– mobile and flexible. (pada beberapa sel,

cenderung ‘diam’; terutama di bagian yang

memerlukan energi tinggi (ex: dekat flagella,

antara miofibril)

– self-reproducing, punya DNA sirkuler sendiri

STRUKTUR

• Membran 2 lapis

Luar :Permukaan halus, berpori.

Permeabel thd molekul kecil.

Mengandung porins

Dalam : - kurang porous, bersifat semipermeabel

- membentuk lipatan cristae

- memiliki subunit membran dalam => untuk

sintesa ATP

* Ruang intermembran (lanjut) intracristal space,

berisi matrix

Matrix berisi : air, granul2 matrix, DNA circular,

ribosom, enzym2 utk fungsi mitokhondrion

Mitochondria

The outer membrane is involved in lipid synthesis and fatty

acid metabolism. The inner membrane contains the

respiratory chain enzymes and transport proteins needed for

the synthesis of ATP.

• mtDNA was found to vary according to cell

type

– Low in platelets (Platelets have only two to

six mitochondria).

– Red blood cells do not contain mitochondria

• Highest in brain, liver, kidney

• Human mtDNA exhibits strict maternal

inheritance

• Mitochondr

ia

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi

apparatus

lysosomes

Nucleus

Endoplasmic Reticulum

• Pada umumnya terletak antara inti dan Golgi-

kompleks.

• Peran :

pembentukan vesikel atau cisternae

dalam transpor vesikel

dalam sintesa, pengemasan, dan

pemrosesan berbagai substansi

Endoplasmic

Reticulum

• 2 macam Tipe :

* Rough ER: Memiliki ribosom.

Peran : sintesa protein membran

* Smooth ER: Tanpa ribosom.

Peran : - detoksifikasi

- pemecahan glikogen

- sintesa steroid

- metabolisme lemak

Endoplasmic

Reticulum

SER

• Membran lebih tipis dari membran sel

• Bentuk:

– Lamellar

– Vesikular

– Tubular

• Dinamik

• Untuk metabolisme molekul kecil

• Utk Mx detoksifikasisel

• Terlibat dlm sintesa lipid & steroid

Endoplasmic

Reticulum

RER

• T.u lamellar saling berhubungan

• Ditempeli ribosom via riboforin

• Utk sintesa protein

• Dpt menjadi SER

Endoplasmic

Reticulum

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi

apparatus

lysosomes

Nucleus

Golgi apparatus

• STRUKTUR : Seperti sekumpulan kantung-

kantung gepeng.

Terdiri 3 kompartemen :

* Saluran cisternae lengkung yang pipih

* Vesikel2 di tepi cisternae tsb

* Vakuol2 terkondensasi di bagian konkaf

cisternae

P.u berada dekat inti (juxtanuclear). Lain :

dekat centriol.

FUNGSI :

• Sintesa polisakarida

• Modifikasi produk2 sekresi (via glikosilasi)

• Menyeleksi produk2 sekresi

• Mengemas produk2 sekresi

• Mengkonsentrasikan & penyimpanan produk2

sekresi

Golgi apparatus

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi

apparatus

lysosomes

Nucleus

Lysosome

STRUKTUR :

• Berupa vesikel sferis berisi materi seperti

kristal.

• ISi : enzym2 pencernaan seluler. P.u berupa

glikoprotein.

• Enzym terpenting (khas): Acid phosphatase

• Membran berupa lapisan lipid bilayer

FUNGSI :

• Pencernaan seluler : Mengandung + 40

enzym (hidrolitik) untuk pencernaan intersel.

pH optimal : + 5. (asam)

Lysosome

MACAM :

• Lisosom Primer

bersifat elektron dense

tersebar di sitoplasma.

Enzym pada umumnya inaktif (hrs

diglikosilasi di Golgi)

• Lisosom Sekunder dr Fusi lisosom primer dg

fagosom.

Residual Bodies berupa inklusi dalam

membran, mengandung materi yg tidak tercerna

Lysosome

Lysosome

peroxisomes

• spherical membrane-bound organelles

• contain a special enzyme that degrades

peroxides (e.g., hydrogen peroxide) &

enzymes needed for breaking down very–

long-chain fatty acids, which are ineffectively

degraded by mitochondrial enzymes

• function in the control of free radicals

• In liver cells, peroxisome involve in formation

of the bile acids.

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi

apparatus

lysosomes

Nucleus

Nukleus

Terdiri dari :

a. Chromatin (tdd DNA-protein complex)

b. nuclear envelope terdiri dari membran

bilayer

- Memiliki pori-pori (untuk keluar-masuk

substansi)

- Berhubungan dengan ER

c. Nucleolus (pl :nucleoli) tempat sintesa rRNA

-Tempat dimulainya terbentuknya ribosom

d. Nucleoplasma

e. Nuclearpore

Nukleus

NUCLEAR ENVELOPE

-membran ganda, luar

ditempati ribosom, dalam

berdinding lamina fibrous

NUCLEAR PORE

-Berbentuk octagonal

-Untuk lewat substansi2

NUCLEOPLASMA

- fibrillar, dpt mengikat

reseptor horman & DNA

baru

NUCLEOLUS

• Mensintesa rRNA

• Pars granulosa : bergranul padat, utk

pematangan subunit ribosom

• Pars fibrosa : tdd transkrip r RNA baru

KROMATIN

- Tdd DNA dan protein

- Type : heterochromatin gelap, pasif

Euchromatin pucat, aktif

In the constitutive pathway, vesicles fuse spontaneously with the plasma membrane. In the regulated pathway, the vesicles fuse only when triggered by a signal such as a hormone.

Membran sel

Membran system

Membranous organella

Nonmembranous

CYTOPLASMA VS

CYTOSOL

ORGANELLA

√

Terdiri Biomembran

NONMEMBRANOUS

ORGANELLA

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

Ribosome

• Tersusun dari 2 subunit; besar dan kecil

• Type: mitochondrial (20nm) dan cytoplasmic

(25nm)

• Untuk sintesa protein

When protein synthesis is

complete, the subunits

separate

• 2 macam, berdasar ikatannya

– free cytoplasmic ribosome tersebar dlm

sitoplasma, relatif inaktif

– Polysome/polyribosome ribosome yang

menempel pada mRNA

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

cytoskeleton • = rangka sel, yang berada dalam sitoplasma

bentuk, gerak, transpor, dinamika sel

• Terdiri dari 3 macam protein : microtubule,

intermediate filament, and microfilament.

cytoskeleton • MIKROTUBULE :

– paling tebal. Tdd sub unit α dan β tubulin.

– di MTOC melekat pada inti & kromosom

– dari centrosome

– Membentuk cilia, flagella, dan basal bodies

• MICROFILAMEN :

– paling tipis, lbh fleksible

– Berada di sitoplasma, atau terakumulasi lokal

(terminal web, tepi sel, mikrovilli)

– T.u actin

• INTERMEDIATE :

– berbentuk spt tali.

– Berada di antara inti dan sitoplasma

cytoskeleton

FUNGSI KHUSUS :

• Mikrotubule : membentuk ‘jalan’, utk pergerakan

organella, perpindahan kromosom saat mitosis,

dan membentuk organel lain (ex:centriole, cilia)

• Mikrofilamen : kontaktil & untuk mechanical

support.

• Intermediate : stabilisasi (struktur & bentuk)

stabilisasi posisi organel, & transpor material. Ex :

neurofilamen.

cytoskeleton

cytoskeleton

Microvilli

• Extensions of the

Plasmalemma

diperkuat mikrofilamen

• Terpancang pada

terminal web

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

Centriole

STRUKTUR

Terdiri dari 9 pasang triplet mikrotubul

• Berbentuk tabung pendek

• Dikelilingi materi (yang tercat padat) pericentriolar

material (pd interfase)

Peran :

* pembentukan basal bodies

* mengatur struktur sel

* mengatur lalu lintas dalam sel

* Pembelahan sel : mengatur gelendong pembelahan

Centriole

Centriole

CILIA

- Motil, spt cemeti

- Pusat=axoneme :

tdd 9 mikrotubular

perifer + 1 ps

mikrotubular

central

FLAGELLA

-Spt cilia, lbh panjang

-Axoneme terpisah dg

plasmalemma

BASAL BODIES

-Dr migrasi

Centriol ke apex

-Berada di dasar

cilia dan flagella

- Struktur mirip

Centriol