Post on 19-Jan-2016
Assalamualaikum,wr.wb
ORGANISASI SELULER
TRISNAWATI, S.Si, M.KesDEPT. BIOLOGIFK UMP
Learning Objectives
Mahasiswa dapat:
Menjelaskan organisasi seluler Menjelaskan macam-macam tipe
organella Menjelaskan struktur & fungsi organella
Learning Contentsa. Organisasi seluler b. Struktur& fungsi organella sel prokariotikc. Struktur& fungsi organella sel eukariotik:
Ribosom Retikulum Endoplasmik Aparatus Golgi Mitokondria Lisosom Cytoskeleton Vesicle Vakuola Sentriol
Organisasi seluler
Organisme dibagi menjadi dua, yaitu:
a.Organisme seluler (bakteri,jamur, tumbuhan, hewan,manusia)
b.Organisme non seluler (virus,bakterifag)
Organisme seluler dibagi :Organisme uniseluler:
Prokariot Hanya bakteri dan archea Eukariot Protista, jamur, tumbuhan tingkat rendah
Organisme multi seluler : Eukariot Tumbuhan tingkat tinggi, hewan dan
manusia
Beda uniseluler dan multiseluler
Uniseluler:
Satu sel merupakan satu individu
Multiseluler:
Satu sel merupakan hanya sebagian kecil dari individu lengkap
Organisme seluler
Ada 5 Kingdom organisme hidup.Monera Protista PlantaeFungiAnimalia
Sel Prokariotik
Bahasa Yunani ‘Pro’ : sebelum dan ‘karyon’: kernel/nukleus
Materi genetik ‘nukleoid’, tanpa membran pemisah
Kingdom Monera Hanya bakteri dan archea
a. Archaeabakteria (sifat molekul lebih menyerupai eukariot)b.Eubakteriac.Sianobakteria (ganggang biru)
Bakteri
Sel terkecil ‘mikoplasma’ Diameter 0,1 – 1,0 µm Paket terkecil dari DNA yang memprogram
metabolisme Bentuk:
- bacillus- coccus- spirilum- coma
Struktur dan Fungsi Prokariot
Struktur Prokariota. Dinding sel. Mempunyai :
Kapsul Flagella pilli
b. Membran sel/plasma membran
c. Beberapa membran internal/terspesialisasi
d. Sitoplasma dengan Ribosom dan mesosom
e. Kromosom bakteri
f. Plasmid
Dinding Sel Kaku dengan tebal sekitar 10 nm Tersusun atas peptidoglikan yang terdiri dari polimer
gula yang diikat silang dengan polipeptida pendek dan lemak
Pelindung terhadap tekanan osmotik dan mekanik. Memberi bentuk sel Bakteri gram positif :
Dinding sel lebih sederhana Peptidoglikan lebih banyak
Bakteri gram negatif : Peptidoglikan sedikit, lebih komplek Membran paling luar mengandung lipopolisakarida , sifat
toksik, melindungi dari sistem pertahanan inang Lebih resisten terhadap antibiotika
Gb: bakteri gram negatif & gram positif
Dalam kondisi lingkungan yang berbahaya, beberapa bakteri membentuk kapsulcontoh: Clostridium sp
Pada bakteri yang mudah bergerak memiliki flagella dan pilli
Plasma Membran
Terdiri atas campuran lemak dan protein Sifat semipermeabel yg mengatur keluar
masuknya molekul dan ion-ion Membran internal/terspesialisasi :
Merupakan membran plasma yg terlipatMempartisi sel menjadi ruang-ruangMelakukan fungsi metabolisme
Secara umum terdiri dari satu fosfolipid lapis ganda “lipid bilayer”
3 molekul lipid:
fosfolipid (terbanyak), kolesterol dan glikolipid Setiap membran sel unik, spesifik sesuai
fungsinya
contoh: proses respirasi
Sitoplasma
Disusun oleh cairan yg berisi air dg berbagai senyawa kimia,tempat berlangsungnya reaksi metabolisme
a. 75-85% air
b. matriks (sitosol)
c. sitoskleton
d. karbohidrat, lipid dan protein
Komponen sel: Organela
kesatuan substansi hidup yang berperan penting dalam metabolisme sel
Inklusio atau paraplasma
kesatuan substansi mati dalam sel, contoh: metabolit sel
Ribosom
Kurland, 1972 dalam sel prokariotikPartikel kecil mengandung protein dan RNABerfungsi dalam proses sintesis proteinTerdapat bebas dalam sitoplasmaOrganel sejati pada prokariotik
Mesosom
Berperan dalam respirasi sel prokariotik Respirasi aerob dan anaerob Penyuplai energi bagi sel
kromosom
Tersusun dari DNA yang dikemas bersama dengan protein dan RNA “nukleoid”
PlasmidGen sirkuler ekstra Kromosomal Cincin DNA hanya berisi beberapa gen
Nutrisi dan Metabolisme
Prokariot dikelompokkan menjadi :
a. Autotrof
terdiri dari fotoautotrof dan kemoautotrof
b. Heteretrof
terdiri dari fotoheterotrof dan
kemoheterotrof
Autotrof
a.Fotoautotrof: Sumber energi cahaya Sumber karbon CO2 Alat metabolisme : membran internal Jenis organisme : cyanobacteria
b. Kemoautotrof. Sumber energi : bahan kimia anorganik Sumber karbon : CO2 Jenis organisme : sulfobolus
Heterotrof
c. Fotoheterotrof Sumber enegi cahaya Sumber karbon senyawa organik Jenis organisme prokariot tertentu
d. Kemoheterotrof Sumber energi dan sumber karbon dari senyawa organik, Meliputi :
saprofit : menyerap nutrien dari sisa bahan organik . parasit : menyerap nutrien dari inang yg masih
hidup
Perbedaan Sel Prokariot dan Sel Eukariot
Prokaryotes Eukaryotes
Tipe organisme Bacteria, archaea protista, fungi, plants, animals
Ukuran ~ 1-10 μ ~ 10-100 μ (sperm cell, apart from the tail, are smaller)
Nukleus Nucleoid region; no real nucleus
real nucleus with double membrane
DNA circular (usually) linear molecules (chromosome) with histone proteins
RNA/sintesis protein coupled in cytoplasmRNA-synthesis inside the nucleusprotein synthesis in cytoplasm
Ribosom 50S+30S 60S+40S
Sitoplasma very few structures highly structured by endomembranes and a cytoskeleton
Pergerakan sel flagella made off flagellins flagella and cilia made of tubullins
Mitokondria none one to several dozen (though some lack mitochondria)
Kloroplas none in algae and plants
Organisasi seluler
usually single cellssingle cells, colonies, higher multicellular organisms with specialized cells
Reproduksi selBinary fission (simple division)
Mitosis (fission or budding)Meiosis
Eukariotik
Organisme dengan karioteka Fungsi spesifik untuk setiap sel, dalam hal
regulasi sel
Sel eukariotik memiliki:
a membran melindungi dan penghubung sel
dengan lingkungannya Mengatur transportasi substansi sel
selektif permeabel, transport aktif Reseptor terhadap lingkungan
eksternal
b. Sitoplasma
c. Nukleus
material genetik:
1. DNA
2. RNA
d. Komponen sub seluler : organel
Sel eukariotik
Gambar 1. sel eukariotik dengan sub seluler organel
Organel-organel pada sel eukariotik
Organelles:(1) nukleoulus(2) nukleus(3) ribosom (4) vvesikel(5) RE kasar(6) Golgi apparatus (7) cytoskeleton (8) RE halus (9) mitokondria(10) vakuola(11) sitosol (12) lisosom(13) sentriol
Retikulum Endoplasmik (RE) RE
Tubulus antar membran vesikel cisterna
Translasi protein, berupa lipatan dan berperan dalam transportasi protein:
1. Membran sel transmembran reseptor pada protein integral lainnya
Lanjutan…Retikulum Endoplasmik (RE)
2. Eksositosis dalam sel, contoh: sekresi enzim pencernaan
3. Penyimpanan kalsium
4. Penghasil dan menyimpan glikogen, steroid, dan makromolekul
Struktur Retikulum Endoplasmik
1. Nucleus2. Nuclear pore 3. Rough endoplasmic
reticulum (rER) 4. Smooth endoplasmic
reticulum (sER) 5. Ribosome on the rough ER
6. Proteins that are
transported 7. Transport vesicle 8. Golgi apparatus 9. Cis face of the Golgi
apparatus 10. Trans face of the Golgi
apparatus
11. Cisternae of the Golgi apparatus
Terdapat tiga macam bentuk:Rough endoplasmic reticulum (rER)
Smooth endoplasmic reticulum (sER)
Sarcoplasmic reticulum
Lanjutan….
Rough Endoplasmic Reticulum (rER)
Membran rER:Berhubungan dengan membran plasma dan
membran eksternal
Membran sel dengan saluran untuk tranportasi protein
Bersama-sama dengan aparatus golgi mensintesis protein
Smooth Endoplasmic Reticulum (sER)Fungsi:
Metabolisme dalam sel Sintesis lemak phospholipids & cholesterol plasma membrane
Metabolisme karbohidrat, cth: di Hati Konsentrasi kalsium Cadangan ion kalsium dalam sel otot Reseptor membran sel protein Menawarkan racun dan obat
Smooth Endoplasmic Reticulum (sER)
Beberapa sel :Terdapat bagian sel yang
menyerupai sERMemproduksi dan menyimpan
beberapa macam enzim
Sarcoplasmic Reticulum
sER yang khusus Terdapat di dalam striated Sarcoplasmic reticulum berfungsi
dalam penyimpanan dan pompa ion kalsium
Golgi Apparatus
Aparatus golgi=komplek golgi=diktiosom (Camillo Golgi)
Berfungsi dalam proses sintesis dan penyimpanan makromolekul: protein dan lipid
Golgi apparatus
The cisternae stack has five functional regions:
a. the cis-Golgi network
b. cis-Golgi
c. medial-Golgi
d. trans-Golgi
e. trans-Golgi network 8. Golgi apparatus 9. Cis face of the Golgi
apparatus 10. Trans face of the Golgi
apparatus 11. Cisternae of the Golgi
apparatus
Golgi apparatus
Vesikel pada RE berdifusi dengan cis-golgi (via the vesicular-tubular cluster)
Pada bagian lain terdapat berragam enzim
yang termodifikasi
Mensintesis sel dengan bermacam-macam makromolekul
Aparatus golgi: Modifying Sorting Packaging
substansi Sekresi sel/eksositosis dalam sel
Modifikasi protein yang ditransport oleh rER Berperan dalam transportasi lipid Sintesis lisosom
Glikosilasi dan fosforilasi dengan menghasilkan enzim cisternae dengan karbohidrat dan posphat
Mannosa-6-phosphat yang terdapat dalam golgi menghasilkan protein yang berperan di lisosom
Dalam sintesis karbohidratSintesis GAGs dan proteoglikan
lycosaminoglycans (GAGs) : polisakarida
lycosaminoglycans (GAGs) the Golgi ER then attaches to a protein synthesized to form the proteoglycan
Proteoglycans : matrik ekstraselulerEnzim di dalam komplek golgi merupakan
polimer dari GAGs melalui daur xylose Proteoglycans dapat memberikan petanda
dalam proses sekresi
Molekul fosforilasi dalam sintesis ATP di lumen golgi : casein kinase Apolipoprotein
phosphorylated
Golgi VLDL (blood serum)
The phosphorylation of these molecules to help their sorting blood serum
Di dalam sel dan antar sel di retikulum endoplasma atau golgi tersusun atas: trans-golgi network (TGN)
3 macam vesikel:1. Eksositosis: extracellular
produksi plasma B selantibody
2. Sekresi
regulasi neurotransmiter dalam sel neuron
3. Lisosom
pencernaan intrasel, seperti enzim pencernaan
Lisosom
Lisosom berasal dari kata ‘lysis’ : destruksi, dan ‘soma’ : body
Kantung terikat membran dari enzim hidrolitik untuk mencerna makromolekul
Lisosom
Lisosom
Dalam enzim pencernaan : hidrolase Pencernaan intraseluler Stabil di pH 4,8 (pompa proton dan
ion Cl) Di sintesis di badan golgi
Beberapa contoh enzim:AmilaseLipaseDisakarasesukraseProteaseNucleasePhosphatase
Fungsi :1. Pencernaan intrasel
phagositosis autolisis Autophage
Pencernaan bakteri asing yang masuk ke dalam sel
2. Regenerasi membran plasma
3. apoptosis seperti pada reduksi selaput pada jari fetus (3-6 bulan)
4. Penyembuhan luka
Relevansi pada klinik Tay-Sachs disease
Enzim pencerna lipid hilang atau inaktif, dan otak dirusak oleh akumulasi lipid dalam sel
Pompe's diseaseHati dirusak oleh akumulasi glikogenkarena ketiadaan enzim lisosom untuk memecah polisakarida
Dapat diklasifikasikan menjadi: Mucopolysaccharidoses GM2 gangliosidoses Lipid storage disorders Glycoproteinoses Mucolipidoses Leukodystrophies
Masa depan, teknik penyisipan gen???
Vakuola
(10) vakuola
(11) sitosol
(12) lisosom
(13) sentriol
Vakuola kompartemen pembangun membran
Vakuola
Bagian dari proses :1. Eksositosis
sekresi prohormon menjadi hormon di aparatus golgi
2. Membersihkan bahan sisa buangan
3. Endositosis
Beberapa endositosis : 1. Phagositosis
2. Pinositosis
3. Perubahan Hydropic ( vacuolar) Mengidentifikasi berbagai macam kondisi patologis seperti pada hypoperfusion pada ginjal selama dilakukan operasi jantung terbuka
RibosomBerfungsi dalam:
1. Sintesis protein
2. Dimiliki oleh semua makhluk hidup
Ribosom: Ribosomal RNA ( rRNA) Ribosomal protein,
Ribonucleoprotein atau RNP
(1) sub unit besar
(2) sub unit keci
Struktur ribosom
( A) subunit kecil( B) subunit besarTampak depan dan
Sisi( 1) Kepala.( 2) Platform.( 3) Dasar.( 4) Punggung bukit.( 5) Bengkak pusat. ( 6) Punggung.( 7) Tangkai.( 8) Depan.
Dalam larutan Mg2 dengan konsentrasi rendah, ribosom Eukariotik sedimen pada 80S sucrose gradien dengan subunit besar 60S & subunit kecil 40S
Subunit besar 60S t.d :
- 5S RNA (120 nucleotides)
- 28S RNA (4700 nucleotides)
- 5.8S subunit (60 nucleotides)
- ~ 49 protein Subunit kecil 40S t.d :
- 1900 nucleotide RNA
- dan ~ 33 protein
Subunit Eukariotik satu atau tiga molekul RNA yang sangat besar ( rRNA) dan berbagai molekul protein lebih kecil
Protein diletakkan kembali permukaan dan nampak dalam struktur yang stabil
Ribosom: Kloroplas dan mitokondria pada sel
eukariotik terdiri dari: Besar ( 35S) dan kecil ( 25S)55S
Ada dua jenis ribosom:1. Ribosom Bebas 2. Polisom
Ribosom Bebas
didalam sitoplasma
Sintesis Protein
Hb dalam sel darah
ribosom membran
Perbedaan antara ribosom eukariotik dan prokariotik dalam bidang farmakologi :
Untuk menciptakan zat pembunuh kuman yang dapat menghancurkanbakteri tanpa merugikan sel :
struktur Bakteri : 70S antibiotik : 80S
Ribosom Bakteri
tRNA yang cocok masuk kedalam satu binding site antara anticodon base-pairsnya dengan satu codon mRNA
Pada Lokasi P akan memegang tRNA dan menumbuhan polypeptide
Pada Lokasi A akan memegang tRNA yang membawa asam amino yang berikutnya untuk ditambahkan kepada rantai polypeptide
Membebaskan tRNA melalui lokasi E
Fungsi Ribosom
Penggabungan mRNA ( 1) dengan sebuah ribosome ( 2) masuk ke rantai polypeptide ( 3).
mRNA mulai dengan codon awal ( AUG) dan mengakhiri dengan suatu ujung codon ( UAG).
Dalam ganbar ini, kedua subunit ribosomal ( besar dan kecil) terakit pada codon awal ( ke arah 5' dan berakhir pada mRNA). Ribosome menggunakan tRNA yang cocok dengan codon pembawa ( Triplet) pada mRNA untuk menambahkan satu asam amino pada ranta polypeptide. Proses ini dilaksanakan untuk masing-masing triplet pada mRNA, sementara itu ribosome bergerak ke arah akhir mRNA 3'. Umumnya pada sel bakteri, beberapa ribosomes bekerja secara paralel pada mRNA tunggal, membentuk apa yang kita sebut sebagai polyribosome atau polysome.
MitokondriaYunani Mitos = benang / ulir Khondrion = butir halus Selaput menyelimuti
organel Fosforilasi oksidatif “power
of house” Berisi DNA & ribosom 1-10 µm ± 2000buah/cell ( 1/5 total
volume sel)Electron micrograph of a mitochondrion showing its mitochondrial matrix and membranes
Struktur mitokondria
Membran ganda :Selaput bilayer phospholipids & protein
Terdiri atas 5 kompartemen : Membran sebelah luar Ruang antar membran Membran sebelah dalam Cristae Matriks
Membran luar mitokondria
Menyelubungi organella secara keseluruhan Rasio protein : phospholipid 1:1 Berpori-pori Permeable membran
Ruang antar membran mitokondria
Transport aktif transport protein melalui membran (molekul besar)
Mengandung enzim dengan aktivitas berbeda :1. sintesis asam lemak2. Degradasi tryptophan3. Oksidasi epinephrine ( adrenaline)
Membran dalam mitokondria
Mempunyai ratio protein-phospholipid berat (> 3:1 )
Kaya akan Cardiolipin yang pada umumnya merupakan karakteristik selaput plasma bakteri
Tidak berisi porin Sangat tidak permeabel ion & molekul
Transport membran yang spesial
Membran dalam mitokondria
> 100 macam polypeptides berbeda Mengandung protein 4 jenis fungsi:
1. Oksidasi seluler
2. Sintese ATP
3. Tranportasi spesifik Protein ( metabolite ke dalam dan ke luar dari matriks)
4. Mesin mengimport Protein
Cristae sebagai area memperluas permukaan yang berhubungan dengan sintesis ATP
Contoh :a. Mitochondria hati cristae : sekitar 5 kali membran sebelah luar
b. Sel otot cristae lebih banyak dari mitochondria hati (permintaan lebih besar terhadap ATP)
Matriks mitokondria
Ruangan yang terdapat diantara membran sebelah dalam
Mengandung campuran yang sangat pekat dan terdiri dari beratus-ratus macam enzim dengan fungsi:
Oksidasi asam piruvat dan asam lemak, dan siklus Krebs
Image of cristae in rat liver mitochondrion
Mengandung : Ribosom, tRNA, dan beberapa salinan MITOCHONDRIAL DNA genome
Memiliki materi genetik, dan sarana pembuatan RNAs dan proteinnya sendiri. (Sintesis protein).
Fungsi Mitokondria
Konversi material organik ke dalam energi selular
Pyruvate decarboxylation Siklus citric acid/siklus Krebs Transportasi elektron
jika terjadi secara prematur pegurangan O2 oleh elektron dalam persetase yang kecil akan membentuk radikal bebas superoxide yang beracun gangguan oxidasi pada mitokondria kemunduran fungsi mitokondria
Respirasi seluler
Each molecule of glucose yields many ATP molecules (38 ATP) during cellular respiration (38 ATP per glucose only an estimate of the maximum output)
Berperanan penting dalam proses metabolisme :Apoptosis Glutamate-mediated excitotoxic neuronal
injury Proliferasi seluler Regulation of the cellular redox state Sintesis hemeSintesis steroid
Sel hati
Detoksifikasi amoniak hasil dari sisa buangan metabolisme protein
Mutasi gen
Dapat mengakibatkan penyakit mitochondrial
Fungsi spesifik
Sentriol Sepasang bulatan kecil
yang terletak berurutan membentuk huruf T, tapi tidak saling bersentuhan
Membentuk 9 buah triple microtubule
Menghubungkan pada sepasang struktur gabungan centrosome
Membentuk pericentriolar material ( PCM) dalam mitotic spindles
Fungsi :
Membentuk serabut spindel untuk memisahkan chromosomes selama pembelahan sel
Menyusun tubulin untuk membentuk centrosome, yaitu non-membranous organella yang mengkaitkan kinetochore (& nonkinetochore microtubules) selama mitosis & meiosis
• diduplikasi pada saat pembelahan sel• diperlukan dalam pembentukan motilitas organel
( Flagella & cilia )
Referensi:
1. Alberts, Bruce et al. (2002). The Molecular Biology of the Cell, 4th ed., Garland Science, 2002.
2. Campbell, 2000, Biologi, edisi kelima, Jilid 1, Erlangga, Jakarta
3. Subowo, 2007, Biologi Sel, Angkasa, Bandung
SEKIAN
TERIMA KASIH
WASSALAMUALAIKUM,WR.WB.