Biosel, mol, mik, biotek (DASAR-DASAR BIOKIMIA, PENGANTAR METABOLISME, SITOLOGI, KOMUNIKASI SEL,...

Pertemuan 1DASAR-DASAR BIOKIMIA

Pengenalan struktur dan fungsi Makromolekul

Prinsip Polimer

• Makromolekul rata-rata merupakan polimer

• Polimer = kumpulan dari monomer

• Monomer = molekul sederhana yang tdk dpt dihidrolisis / dipecah lagi

• Macam2 makromolekul : Karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat

KARBOHIDRAT

• Karbohidrat terdiri dari gula dan polimernya, dan karbo yang paling sederhana disebut “Monosakarida”, dengan kata lain monosakarida adalah monomernya, dan karbo adalah polimernya

• Monosakarida : terdiri dari 1 gula, monosakarida sendiri terbagi menjadi triosa (3c), pentosa (5c), heksosa (6c) berdasarkan jumlah rangka karbonnya

• Disakarida : terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Contoh disakarida : maltosa (2 glu), laktosa(glu+galak), sukrosa (glu+fruk)

• Polisakarida = makromolekul, polimer dari ratusan-ribuan monosakarida. Contoh : Pati, glikogen, selulosa, dll

Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Fig. 5.3

• Two monosaccharides can join with a glycosidic linkage to form a dissaccharide via dehydration.– Maltose, malt sugar, is formed by joining two glucose

molecules.– Sucrose, table sugar, is formed by joining glucose and

fructose and is the major transport form of sugars in plants.



• While often drawn as a linear skeleton, in aqueous solutions monosaccharides form rings.


• Starch is a polysaccharide of alpha glucose monomers.

• Structural polysaccharides form strong building materials.

• Cellulose is a major component of the tough wall of plant cells.– Cellulose is also a polymer of glucose

monomers, but using beta rings.


LEMAK / LIPID

• Lemak merupakan salah satu makromolekul yang bukan merupakan polimer, lemak dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol

• Lemak sangat istimewa dr makromol lainnya krn bersifat hidrofobik

• Lemak di jaringan, disimpan dalam bentuk TGA

• Asam lemak dibagi menjadi dua, asam lemak jenuh dan tak jenuh (memiliki ikatan rangkap)

• Tak jenuh = linoleat, linolenat, oleat, arachidonat, jenuh= stearat, palmitat

• Phospolipid merupakan penyusun utama membran sel

• Steroid merupakan turunan lemak yang merupakan penyusun utama hormon kelamin

Kolesterol : suatu lemak

PROTEIN

• Protein merupakan polimer dari asam amino, dalam hal ini protein disebut polipeptida

• Protein merupakan makromolekul penyusun tubuh organisme, dan merupakan makromol penting pada makhluk hidup

• Urutan spesifik asam amino dalam membentuk protein, sangat menentukan protein apa yang akan terbentuk

• Asam amino = molekul organik dg gugus karboksil dan amino

H H O

N C C

H R OH

• Asam amino dalam membentuk polipeptida dihubungkan oleh ikatan peptida antara gugus amino dan karboksil

• Perbedaan sifat dan ciri ranta sampingnya (gugus R), asam amino dibedakan menjadi 20 macam


• One group of amino acids has hydrophobic R groups.

Fig. 5.15a


• Another group of amino acids has polar R groups, making them hydrophilic.

Fig. 5.15b

• The last group of amino acids includes those with functional groups that are charged (ionized) at cellular pH.– Some R groups are bases, others are acids.


Fig. 5.15c

Struktur Protein

• Protein memiliki empat stratifikasi struktur :

1.) Struktur primer: struktur primer merupakan susunan asam amino spesifik dari suatu protein, Contoh: glisin-fenilalanin-metionin-glisin dan seterusnya.

2.) Struktur sekunder: merupakan bentuk yang muncul akibat dari terbentuknya ikatan hidrogen antar asam amino yang menyusun rantai protein. Terdapat dua bentuk struktur skunder yaitu lembaran beta dan alfa heliks.

3.) Struktur tersier: merupakan struktur tiga dimensional dari keseluruhan protein. Bentuk tersier dapat bulat lonjong tak beraturan dan sebagainya, struktur ini terbentuk akibat adanya ikatan disulfida, garam, dan interaksi hidrofobik dari rantai samping asam amino yang menyusun protein tersebut.

4.) Struktur kuartener: merupakan struktur yang dibentuk dari gabungan beberapa polipeptida/protein.

Asam nukleat

• DNA = deoxyribonukleat acid

• RNA = ribonukleat acid

• Penyusun : fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen

• Gula pentosa= ribosa & deoksiribosa

• Basa N : Adenin, Guanin, Timin, Sitosin, Urasil

• Pembahasan Lebih lanjut pada BioMol

Pertemuan 2PENGANTAR

METABOLISMEKonsep energi dan perangkat metabolisme

• Seluruh proses kimiawi suatu organisme disebut metabolisme

• Merupakan interaksi spesifik antar molekul di dalam lingkungan sel

• Metabolisme secara umum dibagi menj dua :

1. Reaksi katabolik = menghasilkan energi, menguraikan molekul komplek menjadi sederhana

2. Reaksi anabolik = memerlukan energi, membentuk molekul komplek dari molekul sederhana

Kajian utama metabolisme adalah perubahan energy disebut bioenergenetik

Sel dan Energi

• Sel mengikuti hukum-hukum Kimia & Fisika – Hukum Termodinamika I

Energi dapat ditransfer dan ditransformasi, akan tetapi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan

– Hukum Termodinamika II

Setiap transfer/transformasi energi akan meningkatkan entropi jagat raya

Entropi = Ketidakteraturan

• ENERGI dalam Sel:– IKATAN KIMIA = pemutusan ikatan kimia

akan menghasilkan suatu energi– Energi potensial Kimia

• Gradien konsentrasi• Gradien potensial

Energy potensial kimia, melalui mekanisme transport antara sel dan lingkungan ekstrasel, atau antar organel dengan sitoplasma akan menghasilkan suatu energi yang umumnya dalam bentuk ATP

Energi Bebas

•Banyak Energi Bebas•Tidak Stabil•Dpt Melakukan Kerja

•Perubahan spontan•Sistem jadi lebih stabil•Energi keluar -> digunakan

ENERGI

•Energi Bebas Sedikit•Sistem Stabil•Tidak/Kurang dapat melakukan kerja

ATP (adenosin triphospat)

• Pembuatan ATP:– Fosforilasi

• Transfer gugus fosfat dari ATP ke molekul lain:– Fosforilasi substrat– Fosforilasi oksidatif

– Pelepasan energi cukup banyak– Gugus fosfat “energy currency”

Enzim • Suatu zat bekerja sebagai katalis pada

organisme hidup, mengatur kecepatan dimana reaksi kimia diproses dan enzim itu tidak berubah dalam pro-ses tersebut

• Proses biologis pada seluruh organisme hidup adalah reaksi kimia dan kebanyakan diatur oleh enzim, tanpa enzim banyak reaksi kimia ini tidak akan terjadi. Enzim mengkatalisa semua aspek metabolisme sel.

• Ada 2 karakteristik penting enzim :

1. Enzim tidak berubah masuk ke dalam reaksi kimia dan bertindak hanya sebagai katalisa.

2. Enzim tidak mengubah keseimbangan yang konstan pada reaksi kimia tersebut, enzim ini hanya meningkatkan kecepatan dimana reaksi mendekati keseimbangan.

Sifat kimia enzim pada umumnya enzim adalah protein 1980-an asam nukleat tertentu yang mampu

sebagai katalitik. Enzim protein : molekul besar t.d. sebuah rantai asam amino

atau lebih, disebut rantai polipeptida. Rangkaian asam amino menentukan karakteristik untuk spesifisitas enzim

• Kofaktor, suatu komponen yang bukan protein enzim ada pada banyak enzim, dan komponen proteinnya disebut apoenzim. Apoenzim ini mempunyai aktifitas katalitik yang tidak lama.

• Suatu kofaktor yang membentuk ikatan dengan apoenzim dan tidak dapat dilepaskan tanpa denaturasi, diistilahkan sebuah grup prostetik; umumnya grup yang berisi suatu atom metal seperti copper atau iron (Fe). Suatu kofaktor yang mengelilingi apoenzim dan dapat dipisahkan dari apoenzim disebut coenzim

• Bagian enzim tertentu disebut aktif site berikatan dengan substrat, tempat aktif tersebut sebuah lekuk atau kantong yang terbentuk oleh lipatan protein

• Sebuah molekul enzim yang khusus dapat me-

ngubah 1.000 molekul substrat per detik, kece-cepatan reaksi enzimatik meningkat dan kon-sentrasi substrat naik, kecepatan yang ditentukan oleh kecepatan aktif site dapat mengubah substrat menjadi produk.

Klasifikasi Enzim • The International Union of Biochemistry menetap

sebuah sistem enzim dan diklasifikasikan :

* 6 kelas besar

* beberapa Sub kelas

* Sub-sub kelas

sehingga sebuah enzim ditetapkan menjadi angka empat digit, digit keempat mengidentifika-

si sebuah enzim spesifik. contoh: alkohol : NAD Oksidoreduktase dilambangkan dengan angka 1.1.1.1

• Suatu enzim akan berinteraksi hanya dengan satu zat atau kelompok zat yang disebut substrat, untuk mengkatalisa semacam reaksi tertentu. Karena spesifisitas ini, enzim sering diberi nama dengan menambahkan akhiran “ase” terhadap nama substrat (seperti pada urease, yang mengkatalisa gangguan urea)

• Namun tidak semua enzim diberi nama seperti itu, suatu sistem klasifikasi dikembangkan didasarkan pada jenis reaksi katalisa enzim:

1. Oxidoreduktase, terkait dalam transfer elektron

2. Transferase, mentransfer suatu kelompok kimia

dari suatu zat ke zat lainnya.

3. Hidrolase, memotong substrat dengan mengam-

bil suatu molekul air (hidrolisis)

4. Liase, membentuk ikatan ganda yang menambahkan/memindahkan suatu kelompok kimia 5. Isomerase, memindahkan satu kelompok didalam suatu molekul untuk membentuk isomer

6. Ligase atau Sintetase, menggandakan pemben-

tukan berbagai ikatan kimia sampai pada gang-

guan ikatan pirofosfat didalam trifosfat adenosin atau sebuah nukleotida yang sama.

Faktor yang mempengaruhi kerja Enzim

• Suhu

• pH

• Konsentrasi enzim

• Konsentrasi substrat

• Inhibitor

Regulasi metabolisme oleh Enzim

Pertemuan 3SITOLOGI

Struktur dan fungsi SEL

• Robert Hooke : penemu

• Max Shulte : sel merupakan unit fungsional terkecil

• Schwan & Schleiden : sel merupakan unit struktural terkecil

• Rudolf Virchon : pencetus gagasan omne cellula ex cellula

Sel merupakan unit struktural, fungsional, hereditas terkecil dari makhluk hidup

• Secara garis besar, sel dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu prokariotik dan eukariotik

• Prokariotik : memiliki struktur yang sederhana, tidak memiliki inti sel (nukleus), dan tidak memiliki organel bermembran (sistem endomembran),

• Eukariotik : lebih komplek, memiliki nukleus dan bersistem endomembran

Ciri-Ciri Sel Prokariot Sel Eukariot

Organisma Bakteria & cyanobakteria Alga, kulat,protozoa,tumb. Dan haiwan

Ukuran 1-10m 10-100m

Membran plasma Ada Tiada

Membran nukleus Tiada Ada

Organel bermembran Tiada Ada

Nukleolus Tiada Ada

Nukleus Tiada bermitosis Mengalami mitosis

Ribosom Kecil Besar

Sentriol Tiada Ada

Flagelum Mikrotubul tidak mempunyai susunan 9+2

Mikrotubul mempunyai susunan 9+2

Dinding sel Terdiri dari gula amino dan asid muramik

Jika ada, ia khusus tediri daripada selulosa

Kapsul Kadangkala ada Tiada

Sel Prokariotik• Membran plasma sel – molekul-molekul lipid dwilapis dgn molekul-

molekul protein terbenam di dlm.• Kromosom – DNA rantai tunggal• nukleoid• plasmid• Sitoplasma tidak mengandung nukleus• Ribosom, granul makanan dan enzim.• Tidak memiliki golgi, mitokondrion & endoplasma retikulum• Mesosom – tempat respirasi• Kromatofor – mengandungi pigmen bakterioklorofil• Dinding sel – peptidoglikan (mukopolisakarida + polipeptida)• Kapsul – melindungi ketika sel dalam cekaman• Flagelum

Sel Eukariotik• Sel eukariotik secara garis besar dibagi lagi

menjadi dua jenis, yakni sel hewan dan sel tumbuhan

• Hal ini didasari oleh struktur sel tumbuhan yang kaku, sedangkan sel hewan yang lentur

• Juga dilihat dari sistem metbolisme, bahwa sel tumbuhan dapat melakukan fotosintesis (autotrof) sedangkn sel hewan tidak (heterotrof)

Sel Tumbuhan Sel hewan

Mempunyai membran sel dan dinding sel selulosa

Membran sel saja

Mempunyai lamela tengah, pit dan plamodesmata

Tidak Memiliki

Mengandung kloroplas dengan klorofil Tidak Memiliki

Vakuola yang besar Vakuola yang kecil

Membran tonoplas mengelilingi vakuola Tidak Memiliki

Sitoplasma, organel dan nukleus biasanya tertolak ke periferi sel kerana

kehadiran vakuol pusat

Nukleus merupakan organel terbesar

Tidak Memiliki Ada sentriol

Peringkat tinggi tiada silium Biasanya ada silium

Jarang terdapat lisosom Terdapat Lisosom


Fig. 7.7


Fig. 7.8

Nukleus (inti sel)

• Nukleus atau inti sel hanya dimiliki oleh sel eukariotik

• Nukleus terdiri dari : nukleolus, nukleoplasma, membran inti sel

• Nukleus merupakan tempat pengepakan substansi genetik pada sel eukariotik

• Ini yang membedakan Eukariotik dan prokariotik bahwa substansi genetik berkumpul di inti sel

• Nukleolus yang terlihat pada gambar disamping merupakan kumpulan dari benang-benang kromatin atau substansi genetik

• Pada saat pembelahan sel, substansi benang kromatin memadat membentuk kromosom

Membran Sel• Membran sel merupakan barier yang

memisahkan lingkungan ekstrasel dan intrasel• Struktur membran sel yang telah dikenal adalah

“fluid mozaik” dan phospolipid bilayer• Fluid mozaik artinya sedikit cair dan sedikit

padat• Lipid bilayer adalah bahwa membran sel terdiri

dari lapis ganda yang terdiri dari phospat dan lipid

Sitoplasma

• Sitoplasma merupakan cairan di dalam sel

• Sel seperti kolam renang yang berisi orang2 yang sedang berenang

• Sitoplasma adalah air tempat orang2 berenang

• Dan organel adalah orang2 yang berenang di dalam sitoplasma

• Sitoplasma adalah tempat reaksi2 metabolisme

• Beberapa reaksi enzimatis terjadi di sitoplasma

• Seperti : Glikolisis yang merupakan tahap awal dari katabolisme karbohidrat

• Reaksi anabolisme lipid/lemak juga terjadi di sitoplasma

• Masih banyak lagi reaksi yang terjadi dii sitoplasma, dan akan dipelajari lebih lanjut di tingkat universitas

INKLUSI SITOPLASMA

• Merupakan benda mati yg keberadaannya bersifat sementara

• Misal : Lemak; Pigmen; Butiran prot/ensim ;Parasit; Bakteri

• Nama lain PARAPLASMA

Organel-organel sel

• Mitokondria : Respirasi seluler• Komplek Golgi : Pengepakan • Retikulum Endoplasma : Sintesis bahan2 Sel• Lisosom : Pencernaan intrasel• Kloroplas : fotosintesis• Ribosom : sintesis protein• Sitoskleton : kerangka sel• Vakuola : Penyimpanan• Sentrosom : Pembelahan sel• Peroksisom : detoksifikasi

MITOKONDRIA

• Mitokondria adalah salah satu organel yang memiliki membran ganda

• Mitokondria hanya dimiliki oleh eukariotik, dan berfungsi untuk respirasi seluler, penghasil energy bagi sel

• Mitokondria memiliki bahan genetiknya sendiri, dan memiliki ribosom sendiri didalamnya

• Membran dalam mitokondia mengalami invaginasi, berlipat-lipat ke dalam matriks membentuk krista, untuk memperluas bidang respirasi

Retikulum Endoplasma

• Retikulum Endoplasma (ER) adalah organel yang berbentuk lembaran-lembaran di dalam sel

• Merupakan organel yang berupa evaginasi dari membran luar nukleus

• Terdiri dari membran tubulus, ruang berisi cairan dan sisterna

• Terdapat dua bagian dari ER yang berbeda struktur dan fungsinya

• ER kasar : terlihat kasar karena ada ribosom yang menempel padanya

• ER halus : karena kurang/tidak sama sekali terdapat ribosom yang menempel padanya

Smooth ER

• Memiliki banyak enzim yang berkaitan dengan banyak reaksi metabolism

• Spesifik pada sintesis lipid termasuk fosfolipid membran, kolesterol, dan glikogen (pd hati)

Rough ER

• Spesifik pada sintesis protein, termasuk glikoprotein

• Protein yang disekresikan akan dikemas dalam vesikel

Kompleks Golgi

• Banyak vesikel yang disintesis di ER dibawa terlebih dahulu ke Golgi untuk dikemas dan dimodifikasi lebih lanjut

• Golgi berperan pada pengepakan zat yang akan disekresikan keluar sel

• Golgi berupa kantong-kantong

• Cis = received side, trans = shipping side

LISOSOM

• Pencernaan intraseluler, berisi enzim hidrolitik

Hubungan ER, Golgi, Lisosom

Vakuola

• Menyimpan bahan makanan

• Leukoplas : menyimpan lemak

• Amiloplas : menyimpan amilum, pati

• Elaioplas : menyimpan air

• Proteoplas : menyimpan protein

• TONOPLAS = membran pembungkus vakuola

SITOSKELETON

TRANSPORTASI SEL

• Transport Pasif : tidak butuh energy, menuruni gradien konsentrasi

• Transport Aktif : butuh energy, melawan gradien konsentrasi

Terminologi

– The solution with the higher concentration of solutes is hypertonic.

– The solution with the lower concentration of solutes is hypotonic

– Solutions with equal solute concentrations are isotonic

Transpor Pasif

• Difusi : dari hipertonis

• Osmosis : dari hipotonis

• Difusi terfasilitasi : dengan bantuan carier

Difusi terfasilitasi = symport, antiport, uniport

Transport Aktif

• Pompa Na+ -K+

• Endositosis : memasukkan

1.Fagositosis = padatan (eating)

2.Pinositosis = cairan (drinking)

• Eksositosis : mengeluarkan

• Endositosis termediasi reseptor


Fig. 8.15


Fig. 8.16 Both diffusion and facilitated diffusion are forms of passive transport of molecules down their concentration gradient, while active transport requires an investment of energy to move molecules against their concentration gradient.

• One type of endocytosis is phagocytosis, “cellular eating”.

• In phagocytosis, the cell engulfs a particle by extending pseudopodia around it and packaging it in a large vacuole.

• The contents of the vacuole are digested when the vacuole fuses with a lysosome.


Fig. 8.19a

• In pinocytosis, “cellular drinking”, a cell creates a vesicle around a droplet of extracellular fluid.– This is a non-specific process.


Fig. 8.19b

• Receptor-mediated endocytosis is very specific in what substances are being transported.

• This process is triggered when extracellular substances bind to special receptors, ligands, on the membrane surface, especially near coated pits.

• This triggers the formation of a vesicle


Fig. 8.19c

Pertemuan 4RESPIRASI SELULER

Proses Katabolisme Karbohidrat : mekanisme utama penghasil energy di dalam sel

Glikolisis Glikolisis merupakan tahap pertama dalam reaksi respirasi. Tahap ini berlangsung di dalam sitoplasma sel. Molekul Gukosa (6-karbon) dipecah menjadi 2 buah senyawa asam 3-karbon yaitu asam piruvat. Dari setiap pemecahan satu ikatan karbon-karbon, dihasilkan energi metabolik. Apabila tidak ada oksigen, asam piruvat mengalami reaksi anaerob (fermentasi). Apabila terdapat oksigen yang cukup, asam piruvat bergerak ke dalam mitokondria masuk ke dalam Siklus Krebs

Glikolisis

• Occurs in all living organisms• Only stage which can occur without oxygen• Oldest stage of respiration

– operated for billions of years in anaerobic organisms

• Converts glucose to 2 pyruvates in cytosol

– with O2 goes on to TCA cycle

– without O2 pyruvate is converted to lactate or ethanol (fermentation)

• Yields 2ATP/mole glucose in the absence of O2

Glikolisis

Glucose (6C)

2 Pyruvate (3C)

Ethanol LactateTCA Cycle

CO2

+O2

-O2 -O2

Siklus Krebs (TCA Cycle)

Siklus Krebs terjadi apabila ada oksigen dan berlangsung di dalam matriks mitokondria. Asam piruvat dari reaksi glikolisis

kehilangan CO2 , kemudian bereaksi dengan senyawa dengan

4-karbon (asam oksalo asetat) membentuk senyawa dengan 6-karbon (asam sitrat). Asam sitrat mengalami pemecahan menjadi senyawa asam dengan 5-karbon , kemudian menjadi senyawa asam dengan 4-karbon , megalami pemecahan

ikatan karbon-karbon , melepaskan CO2 dan menhasilkan

energi metabolik (ATP, NADH dan FADH2) untuk setiap pemecahan. Senyawa asam dengan 4-karbon acid dibentuk kembali, dan siklus berlansung kembali. Siklus berjalan 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa (satu siklus untuk setiap 1 molelul asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis).

Sistem Sitokrom

Bentuk energi metabolik yang paling berguna bagi makhluk hidup adalah ATP. Berbagai macam energi metabolik yang dihasilkan melalui Glikolisis dan siklus Krebs bergerak menuju membran dalam mitokondria. Di dalam membran mitokondria berlangsung rantai transpor elektron yang disebut sistem sitokrom, yang sangat mirip dengan rantai transpor elektron pada Fotosintesis. Senyawa energi metabolik (NADH and FADH2) menyumbangkan elektronnya pada “electron transport carriers” dalam rantai transpor elektron, dihasilkan gradien energi, dan enzim pengahsil ATP (ATPase) . Oksigen berperan sebagai penangkap elektron terakhir dan bereaksi dengan ion H+ untuk menghasilkan air.

(Sistem Sitokrom)

NADH dan FADH2

e-

e-

4e- + 4H+ + O2 2H2Ocyt. oxidase

H+

H+

ATP

Secara Keseluruhan Sekarang tanaman telah mengkonversi seluruh energi yang tersimpan dalam ikatan karbon-karbon dari glukosa kembali menjadi berbagai senyawa energi metabolik yang diperlukan untuk metabolisme. Tanaman dapat

menggunaan NADH atau FADH2 baik secara langsung atau

diubah dahulu menjadi ATP untuk keperluan metabolisme. Ingat, bentuk energi metabolik ini tidak mudah untuk disimpan atau di angkut, sehingga respirasi harus berlangsung di setiap sel dan harus berlangsung pada saat yang tepat yaitu pada saat energi metabolik diperlukan.

3 Tahap Respirasi

• Glikolisis– Dalam sitoplasma– Ada atau tidak ada oksigen– memecah glukosa (6C) menjadi 2 asam piruvat (3C)

• Siklus Krebs (TCA Cycle)– Matriks mitokondria– Hanya apabila ada oksigen

– Mengubah as.piruvat via asetil KoA menjadi CO2; menghasilkan NADH dan FADH2

• Sistem Sitokrom– Membran mitokondria = krista

– mentransfer elektron dari NADH dan FADH2 untuk mereduksi O2 menjadi H2O dan menghasilkan ATP

Fermentasi Anaerob

Fermentasi anaerob berlangsung di dalam sitosol sitoplasma, dan hanya terjadi apabila tidak ada oksigen. Asam piruvat hasil dari glikolisis dipecah menjadi etanol (senyawa dengan 2 atom

C) dan CO2 ; pemecahan ini terjadi untuk setiap asam piruvat

yang dihasilkan dari reaksi glikolisis. ATP dihasilkan dari setiap pemecahan ikatan karbon-karbon. Meskipun demikian, masih tersisa satu ikatan karbon-karbon dalam ethanol yang tidak dipecah, sehingga fermentasi anaerob menghasilkan respirasi yang tidak lengkap dari sebuahmolekul glukosa. Reaksi ini menghasilkan energi yang hanya cukup untuk kehidupan mikroorganisme; sedangkan tanaman tingkat tinggi dan hewan akan mati apabila melakukan respirasi anaerob dalam waktu yang lama.

Pertemuan 5FOTOSINTESIS

Proses Anabolisme Karbohidrat : mekanisme utama pembentuk karbohidrat pada tumbuhan

Fotosintesis

• Batasan : proses pembentukan karbohidrat dari CO2 dan air dan hasil sampingan O2 pada bagian tanaman berwarna hijau dengan bantuan sinar matahari

cahaya

• 6 CO2 + 6 H2O C6 H12O6 + 6 O2

klorofil

Organ Utama Fotosintesis : Daun

Organela Fotosintesis : Kloroplas • Susunan : protein 40-50%, fosfolipida 25-

30%, klorofil 5-10%, karotenoid 1-2%, RNA 5%, DNA sedikit

• Jaringan tiang : 36 kloroplas, jatringan bunga karang 20 kloroplas

• Terdiri dari grana – tempat reaksi cahaya dan stroma – tempat reaksi gelap

• Tiap kloroplas 40-60 grana• Di dalam granum terdapat tylakoid, di

dalamnya terdapat quantosom • Dalam quantosom terdapat : klorofil,

karotenoid, quinon dll

Kloroplas

Pikmen Fotosintesis : Klorofil

Spectrum Sinar Matahari

Serapan dan Penerusan Cahaya

Spektrum Penyerapan Cahaya• Sinar matahari

merambat dalam bentuk quanta atau foton

• Sinar matahari yang diserap pikmen fotosintesis = cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm

Ringkasan Reaksi cahaya

• 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

klorofil

• O2 berasal dari H2O bukan CO2, diperlukan 12 molekul H2O

• 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

• Fotosintesis : reaksi oksidasi-reduksi , air di oksidasi, CO2 direduksi menjadi karbohidrat

Fotosintesis terdiri dari dua tahap reaksi : 1. Reaksi cahaya – memerlukan cahaya – berfungsi merubah energi matahari menjadi daya asimilasi – ATP dan NADPH2

2. Reaksi gelap – tidak memerlukan cahaya – berfungsi mereduksi CO2 menjadi karbohidrat dengan energi dari ATP dan NADPH2

Sistem Dua Pigmen

• Pigmen Sistem I (PS I) : terdiri dari klorofil a, klorofil b, karotenoid dengan pusat reaksi P 700. Setiap P 700 dikelilingi 300-400 klorofil, menyerap maksimum panjang gelombang 683 nm

• Pigmen Sistem II (PS II) : terdiri dari klorofil a kolofil b, pikobili protein dan karotenoid dengan pusat reaksi P 673, menyerap maksimum panjang gelombang 673 nm

Eksitasi Elektron Klorofil

Reaksi Cahaya Fotosintesis

Produksi Daya Asimilasi

• Daya asimilasi terdiri dari ATP dan NADPH2

• Reduksi NADP menjadi NADPH2 disebut transpor elektron

• Produksi ATP disebut fotofosforilasi

• Ada tiga fotofosforilasi : non siklis, siklis dan pseudosiklis

Fotofosforilasi Nonsiklis• PS II menyerap cahaya pada panjang gelombang 673

nm, e tereksitasi diterima oleh plastoquinon• e berpindah ke sitokrom b6, sitokrom f dan

plastosianin• Sit b6 dan f mempunyai beda potenial reduksi cukup

besar yaitu 0,044 v, energi dari e dapat untuk membentuk ATP

• e dari plastosianin diterima PS I• PS I menyerap cahaya maksimum pada panjang

gelombang 683 nm, elektron tereksitasi diterima oleh FRS

• e PS II tidak pernah kembali – fotofosforilasi non siklis

Fotofosforilasi Non Siklis

Fotolisis

• Fotolisis proses peruraian air menjadi H+, e- dan O2

• e dari air mengisi tempat e PS II yang kosong

• H2 untuk mereduksi NADP menjadi NADPH2 dan PQ menjadi PQH2

• O2 dibebaskan ke udara

Fotolisis (lanjutan)

Fotofosforilasi Siklis

• Hanya melibatkan PS I

• Pembentukan ATP terjadi saat e berpindah dari feredoksin ke sitokrom b6 dan sitokrom f

• Karena e dari PS I kembali ke PS I disebut fotofosforilasi siklis

Fotofosforilasi Siklis

Reaksi Gelap – Reduksi CO2

• Reaksi gelap : reduksi CO2 menjadi karbohidrat, tidak memerlukan cahaya, tetapi memanfaatkan daya asimilasi dari reaksi terang.

• Terdapat 3 tipe reaksi gelap :

• Siklus Calvin – siklus C3

• Siklus Hatch and Slack – siklus C4

• Siklus CAM

Siklus Calvin – Siklus C3

• Senyawa yang menangkap CO2 (1 C) udara adalah RuBP (5 C)

• Enzim yang mengkatalisir Rubisco• Dibentuk senyawa beratom 6 C yang tidak

stabil• Pecah menjadi 2 senyawa beratom 3 C –

PGA• Energi dari ATP dan NADPH2

• Dibentuk glukosa• Dibentuk kembali RuBP

Siklus Calvin – C3

Contoh Tanaman C3

Siklus Hatch and Slack – C4

• Terdapat dua macam kloroplas : di sel mesofil dan seludang berkas pengangkutan

Anatomi Daun C4

Siklus C4 (lanjutan)

• CO2 (1C) masuk ke kloroplas mesofil ditangkap PEP (3C) membentuk as. oksaloasetat (4C)

• Selanjutnya ada 3 tipe :

C4 (lanjutan) 1. Oksalo asetat

diubah menjadi malat, diangkut ke sarung berkas pengang kutan, dipecah menjadi piruvat dan CO2

C4 (lanjutan) Panicum maximum

2.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat, diangkut ke sbp, diubah menjadi oksaloasetat, dipecah menjadi piruvat dan CO2

C4 (lanjutan) Atriplex spongiosa

3.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat diangkut ke sbp, diubah menjadi malat, dipecah menjadi piruvat dan CO2

C4 (lanjutan)

• Piruvat diangkut kembali ke sel mesofil, diubah menjadi PEP

• PEP berperan menangkap CO2 udara

• CO2 yang dilepas dari senyawa masuk ke siklus Calvin (siklus C3)

Siklus C4 (lanjutan)

C4 (lanjutan)

Siklus CAM CAM

(Crassula cean Acid Metabolism)

Terjadi pada tanaman sukulen keluarga Crassulace ae : kaktus, anggrek, vanili

CAM (lanjutan)

• Malam hari stomata membuka, CO2 ditangkap oleh PEP, membentuk asam oksaloasetat diubah menjadi asam malat, disimpan di vakuola.

• Siang hari malat dipecah menjadi asam piruvat dan CO2, CO2 masuk siklus Calvin membentuk gula

• Piruvat diubah menjadi PEP kemudian pati. Pati disimpan, pada malam hari diubah menjadi PEP

Siklus CAM

Perbandingan C4 dengan CAM

Rangkuman Fotosintesis (C3)

Faktor Berpengaruh terhadap Fotosintesis

• Faktor Tanaman : klorofil, enzim, hormon, tahanan daun, genetik, umur daun

• Faktor Lingkungan : CO2,O2, cahaya, suhu, air, nutrisi

Pertemuan 6KOMUNIKASI SEL

Memahami komunikasi yang terjadi di tingkat seluler

Sel komunikasi essential bagi organisme multiseluler

Sinyal eksternal diubah menjadi respon di dalam sel

Signal transduction pathways/jalur transduksi sinyal

Sinyal pada permukaan sel dikonversi menjadi respon

seluler spesifik melalui serangkaian langkah

Pensinyalan ini mirip baik pada microbes (yeast) dan

mamalia, tumbuhan mekanisme pensinyalan telah

berkembang dengan baik sebelum mahluk multiseluler

muncul di bumi

Komunikasi selSel berkomunikasi dengan melepas pembawa pesan (mesenjer)

Lintasan transduksi sinyal• Sinyal kimia dikonversi dari satu tipe sinyal menjadi sinyal

lain untuk menghasilkan molecular response. All organisms require signaling pathways to live.

• Huruf mewaliki senyawa kimia atau protein.

Tanda panah menunjukkan langkah enzimatik.

ABCDEFG

Sel hewan dan sel tumbuhan komunikasi dengan kontak

langsung, memiliki cell junctions yang secara langsung

menghubungkan sitoplasma dengan sel sebelahnyaPlasma membranes

Plasmodesmatabetween plant cells

Gap junctionsbetween animal cells

Cell junctions. Both animals and plants have cell junctions that allow molecules to pass readily between adjacent cells without crossing plasma membranes.

Cell-cell recognition. Two cells in an animal may communicate by interaction between molecules protruding from their surfaces.

Pada signaling lokal pada sel hewan, dapat berkomunikasi melalui interaksi antara molekul2 yang menonjol dari permukaan sel

Cara kerja pensinyalan sel

Direct

Pensinyalan kimiawi jarak dekat• Pensinyalan parakrin. Molekul sinyal dikeluarkan oleh

sebuah sel dan bekerja pada sel target di dekatnya. Molekul pengatur lokal dilepas ke dalam fluida ekstraseluler

• Pensinyalan sinaptik. Sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter ke dalam sinapsis.

Jarak yang lebih jauh• Pensinyalan hormonal. Sel endokrin mensekresi hormon

ke dalam cairan tubuh (darah).

• In other cases, animal cells communicate using local regulators

(a) Paracrine signaling. A secreting cell acts on nearby target cells by discharging molecules of a local regulator (a growth factor, for example) into the extracellular fluid.

(b) Synaptic signaling. A nerve cell releases neurotran-smitter molecules into a synapse, stimulating the target cell.

Local regulator diffuses through extracellular fluid

Target cell

Secretoryvesicle

Electrical signalalong nerve celltriggers release ofneurotransmitter

Neurotransmitter diffuses across

synapse

Target cellis stimulated

Local signaling

• In long-distance signaling both plants and animals use hormones

Hormone travelsin bloodstreamto target cells

(c) Hormonal signaling. Specialized endocrine cells secrete hormones into body fluids, often the blood. Hormones may reach virtually all body cells.

Long-distance signaling

Bloodvessel

Targetcell

Endocrine cell

Jalur lintasan bersifat inter-linked

Signalling pathway

Geneticnetwork

Metabolic pathway

STIMULUS

metabolic pathways

1993 Boehringer Mannheim GmbH - Biochemica

EXTRACELLULARFLUID

Receptor

Signal molecule

Relay molecules in a signal transduction pathway

Plasma membraneCYTOPLASM

Activationof cellularresponse

Reception1 Transduction2 Response3

Terdiri dari 3 tahapan1.Penerimaan2.Transduksi3.Respon

Proses percakapan seluler

Reception/Penerimaan: pendeteksian sinyal yang

datang dari luar sel oleh sel target

Sinyal yang ditransduksi memicu respon selular spesifik

Pengikatan molekul sinyal mengubah protein reseptor

mengawali proses transduksi reseptor bersifat sangat spesifik

Intracellular receptors cytoplasmic or nuclear proteins

Reseptor pada plasma membran

Molekul sinyal yang menggunakan reseptor ini adalah yang kecil atau hydrophobic dan dapat langsung melewati

plasma membran

• Steroid hormones

– Bind to intracellular receptors

Hormone(testosterone)

EXTRACELLULARFLUID

Receptorprotein

DNA

mRNA

NUCLEUS

CYTOPLASM

Plasmamembrane

Hormone-receptorcomplex

New protein

Figure 11.6

1 The steroid hormone testosterone passes through the plasma membrane.

The bound proteinstimulates thetranscription ofthe gene into mRNA.

4

The mRNA istranslated into aspecific protein.

5

Testosterone bindsto a receptor proteinin the cytoplasm,activating it.

2

The hormone-receptor complexenters the nucleusand binds to specific genes.

3

Receptors in the Plasma Membrane

• Terdapat tiga tipe reseptor menbran– G-protein-linked– Tyrosine kinases– Ion channel

G-protein-linked receptors

G-protein-linkedReceptor

Plasma Membrane

EnzymeG-protein(inactive)CYTOPLASM

Cellular response

Activatedenzyme

ActivatedReceptor

Signal molecule Inctivateenzyme

Segment thatinteracts withG proteins

GDP

GDP

GTP

GTP

P i

Signal-binding site

Figure 11.7

GDP

Receptor tyrosine kinasesSignalmolecule

Signal-binding sit

CYTOPLASM

Tyrosines

Signal moleculeHelix in the

Membrane

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

TyrTyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

DimerReceptor tyrosinekinase proteins(inactive monomers)

P

P

PP

P

P Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

Tyr

TyrP

P

P

P

P

PCellularresponse 1

Inactiverelay proteins

Activatedrelay proteins

Cellularresponse 2

Activated tyrosine-kinase regions(unphosphorylateddimer)

Fully activated receptortyrosine-kinase(phosphorylateddimer)

6 ATP 6 ADP

Ion channel receptors

Cellularresponse

Gate open

Gate close

Ligand-gatedion channel receptor

Plasma Membrane

Signalmolecule(ligand)

Figure 11.7

Gate closed Ions

Lintasan transduksi sinyal• Transduksi: Jalur interaksi molekuler yang menyalurkan

sinyal dari reseptor ke molekul target dalam sel

• Multistep pathways– Memperbesar sinyal– Memberikan lebih banyak kesempatan untuk koordinasi

dan regulasi

Protein Phosphorylation and Dephosphorylation

• Banyak jalur sinyal termasuk jalur phosphorylation

Dalam proses ini Sejumlah protein kinase menambahkan fosfat

kepada protein kinase lainnya dan

mengaktifkannya Enzim fosfatase selanjutnya menghilangkan fosfat

Mekanisme utama transduksi sinyal

Signal molecule

Activeproteinkinase

1

Activeproteinkinase

2

Activeproteinkinase

3

Inactiveprotein kinase

1


2


3

Inactiveprotein

Activeprotein

Cellularresponse

Receptor

P

P

P

ATP

ADP

ADP

ADP

ATP

ATP

PP

PP

PP

Activated relaymolecule

i

Phosphorylation cascade

P

P

i

i

P

A relay moleculeactivates protein kinase 1.

1

2 Active protein kinase 1transfers a phosphate from ATPto an inactive molecule ofprotein kinase 2, thus activatingthis second kinase.

Active protein kinase 2then catalyzes the phos-phorylation (and activation) ofprotein kinase 3.

3

Finally, active proteinkinase 3 phosphorylates aprotein (pink) that brings about the cell’s response tothe signal.

4

Enzymes called proteinphosphatases (PP)catalyze the removal ofthe phosphate groupsfrom the proteins, making them inactiveand available for reuse.

5

Protein cascade

Molekul kecil dan ion sebagai Second Messengers

• Second messengers– Kecil, nonprotein, molekul yang larut dalam air atau

berupa ions

Cyclic AMP (cAMP) terbuat dari ATP

O

–O O

O

N

O

O

O

O

P P P

P

P P

O

O

O

O

O

OH

CH2

NH2 NH2 NH2

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

NO

O

O

ATP

Ch2CH2

O

OH OH

P

O O

H2O

HOAdenylyl cyclase Phoshodiesterase

Pyrophosphate

Cyclic AMP AMP

OH OH

O

i

• G-proteins– Memicu pembentukan cAMP, yang kemudian

berlaku sebagai second messenger dalam

lintasan seluler

ATP

GTP

cAMP

Proteinkinase A

Cellular responses

G-protein-linkedreceptor

AdenylylcyclaseG protein

First messenger(signal moleculesuch as epinephrine)

Figure 11.10

Calcium ions and Inositol Triphosphate (IP3)

• Calsium, saat dikeluarkan ke dalam sitosol – Bertindak sebagai second messenger dalam berbagai

jalur Calsium adalah second messenger yang penting

Karena sel mampu mengatur konsentrasinya dalam sitosol

Second messengers seperti inositol triphosphate dan diacylglycerol (DAG) dapat memicu peningkatan

kalsium di sitosol

EXTRACELLULARFLUID

Plasmamembrane

ATP

CYTOSOL

ATP Ca2+

pump

Ca2+

pump

Ca2+

pump

Endoplasmicreticulum (ER)

Nucleus

Mitochondrion

Key High [Ca2+] Low [Ca2+]

321

IP3 quickly diffuses throughthe cytosol and binds to an IP3–gated calcium channel in the ERmembrane, causing it to open.

4 The calcium ionsactivate the nextprotein in one or moresignaling pathways.

6 Calcium ions flow out ofthe ER (down their con-centration gradient), raisingthe Ca2+ level in the cytosol.

5

DAG functions asa second messengerin other pathways.

Phospholipase C cleaves aplasma membrane phospholipidcalled PIP2 into DAG and IP3.

A signal molecule bindsto a receptor, leading toactivation of phospholipase C.

EXTRA-CELLULARFLUID

Signal molecule(first messenger)

G protein

G-protein-linkedreceptor

Variousproteinsactivated

Endoplasmicreticulum (ER)

Phospholipase CPIP2

IP3

(second messenger)

DAG

Cellularresponse

GTP

Ca2+

(second messenger)

Ca2+

IP3-gatedcalcium channel

Respon:

Cell signaling menyebabkan regulasi cytoplasmic

activities atau transcription

Respon sitoplasmik dan nuklear

Dalam sitoplasma Jalur signaling mengatur aktivitas seluler yang

bervariasi

Respon sitoplasmik

Figure 11.13 Glucose-1-phosphate(108 molecules)

Glycogen

Active glycogen phosphorylase (106)

Inactive glycogen phosphorylase

Active phosphorylase kinase (105)

Inactive phosphorylase kinase

Inactive protein kinase A

Active protein kinase A (104)

ATP

Cyclic AMP (104)

Active adenylyl cyclase (102)

Inactive adenylyl cyclase

Inactive G protein

Active G protein (102 molecules)

Binding of epinephrine to G-protein-linked receptor (1 molecule)

Transduction

Response

Reception

• Lintasan lain– Mengatur gen dengan mengaktifkan faktor transkripsi

yang meng-on dan of-kan genReception

Transduction

Response

mRNANUCLEUS

Gene

P

Activetranscriptionfactor

Inactivetranscriptionfactor

DNA

Phosphorylationcascade

CYTOPLASM

Receptor

Growth factor

Jalur signal dengan banyak tahap Dapat memperbesar sinyal dan berpengaruh

terhadap kekhususan respon

Tiap protein dalam jalur signaling: Mengamplifikasi sinyal dengan mengaktifkan banyak copy

dari komponen selanjutnya dalam jalur

Kombinasi protein yang berbeda di dalam sel Memberikan kespesifikan yang baik pada sel dalam

sinyal yang dideteksi maupun rsepon yang

diakibatkan

Berhentinya sinyal• Respon sinyal berhenti dengan cepat

– Dengan lepasnya ikatan ligan

Pertemuan 7REPRODUKSI SEL

Sel memperbanyak diri/membelah untuk Pertumbuhan organisme

Mitosis

• cara duplikasi satu sel menjadi dua sel anakan yang menerima salinan materi genetik yang identik.

• Interfase– dua pasang kromosum

(2n) …. 4n (temporer) – Replikasi DNA– Kromosum tidak jelas;

nukleolus jelas– Sepasang sentriola

Profase • Kromatin mengalami

kondensasi • Nukleolus tidak kelihatan• Sentriola bergerak pada dua

kutub• Serabut serabut melebar dari

sentromer • Beberapa serabut

mengelilingi sel membentuk ‘benang mitosis’

• inti tampak membesar dan kromosumnya dapat diamati

Metafase

• Prometafase– Membran inti hilang

Metaphase

• Pada fase ini, mikrotubulus terangkai dalam suatu jaringan yang disebut dengan ‘benang kromosum’ makin jelas dan bergerak menuju ekuator sel.

• Pada fase ini kromosum menjadi visible.– Studi morfologi

kromosum

Anafase

• Dua kromatid anakan memisahkan diri dan menuju dua kutub berlawanan dari sel.

• Membran inti hilang, sementara membran sel bertambah luas

• sel mengalami perpanjangan

• Pada ekuator, garis tengah sel memendek.

Telefase

• Membran inti baru terbentuk dan mengelilingi dua inti yang baru.

• Dua sel terbentuk dengan cepat (sitokinesis)

• Kromatid – saat ini kembali disebut kromosum – terurai kembali (uncoil).

• Anak inti terlihat kembali

Sitokinesis

• Sel Hewan– Protein Aktin

ditengah sel berkontraksi sehingga sel menjadi dua

• Sel tanaman– Pembatas sel yang

baru disintesis antara dua sel anakan

Intisari Mitosis

• Dua sel dengan kromosum 2n membelah menjadi 2 sel dengan kromosum 2n juga. – jumlah kromosum dalam sel dipertahankan.

• Replikasi DNA sebelum sel membelah telah menyiapkan dua kromatid– Jumlah materi genetik setiap sel dipertahankan.

• Replikasi DNA menghasilkan dua kromatid identik – kualitas juga dipertahankan.

Meiosis

• Multiplikasi non-konservatif: sel anakan berbeda satu sama lain.

• Pada hewan, sel 2 set kromosum (diploid). – Satu set berasal dari induk jantan– satu set dari induk betina

• Dalam meiosis, replikasi DNA diikuti oleh dua tahap pembelahan sel. – satu sel induk akan menjadi empat gamet haploid –

dengan satu set kromosum.

Tahap dan fase pembelahan meiosis:

• Tahap pertama–Profase I

–Metafase I –Anafase I –Telofase I

• Tahap kedua ( Profase II )– Leptoten– Zigoten – Pakiten – Diploten

– Diakinesis

• Metafase II• Anafase II• Telofase II

Interfase

• Serupa dengan proses mitosis– DNA bereplikasi

menjadi dua kopi yang identik

• Pada fase ini, DNA tidak visible.

Profase I

• kromosum menjadi visible. • belum benar-benar terkondensasi.

Ujung-ujungnya berhubungan salah satu kutub inti.

• Selanjutnya kromosum kelihatan semakin menebal dan memendek.

• Kromosum saling berikatan secara berpasangan. Dua kromatid dari masing-masing kromosum akan visible.

• Kromosum-kromosum selanjutnya mulai menjauh satu dengan lainnya tapi tetap berikatan pada titik yang disebut chiasmata.

Metafase I

• Pasangan kromosum (tetrads) berada di ekuator sel

• Membran inti hilang. • Sentromer

terorientasi pada kutub sel.

• Kromosum dalam keadaan terkondensasi sempurna.

Anafase I

• Kromosum-kromosum (masing-masing tersusun atas 2 kromatid) bermigrasi kearah kutub yang berlawanan.

• Proses ini adalah pemisahan kromosum, bukan kromatid seperti dalam mitosis.

• Masing-masing kutub akan menerima satu set satu set kromosum dengan dua kromatid.

Telefase I dan Profase II

• Telofase I: – singkat dan sering dikelirukan dengan profase II. – Pembentukan membran sel baru, dan duplikasi DNA tidak

terjadi.

• Profase II: – sangat singkat– Dua sentriol bermigrasi saling menjauh – dan jaringan mikrotubulus yang paralel dan perpendikuler

terbentuk pada sel-sel anakan.

Metafase II

• kromosum-kromosum terletak di ekuator. Dalam fase ini akan terlihat dua ekuator

Anafase II

• Kromatid baru terpisah pada fase ini.

Telofase II

• pembentukan 4 sel anakan.

• pemebelahan meiosis menghasilkan gamet atau spora

PERBEDAAN MITOSIS DAN MEIOSIS


Fig. 13.8

Faktor 2 Sel Mebelah

• Adanya Hormon Pertumbuhan

• Adanya reseptor

• Adanya Tranduser

• Adanya Transkription Faktor

• Adanya produk (protein)

Regulation of the cell cycle

• How cell division (and thus tissue growth) is controlled is very complex. The following terms are some of the features that are important in regulation, and places where errors can lead to cancer. Cancer is a disease where regulation of the cell cycle goes awry and normal cell growth and behavior is lost.

• Cdk (cyclin dependent kinase, adds phosphate to a protein), along with cyclins, are major control switches for the cell cycle, causing the cell to move from G1 to S or G2 to M.

• MPF (Maturation Promoting Factor) includes the CdK and cyclins that triggers progression through the cell cycle.

• p53 is a protein that functions to block the cell cycle if the DNA is damaged. If the damage is severe this protein can cause apoptosis (cell death).

• p53 levels are increased in damaged cells. This allows time to repair DNA by blocking the cell cycle. A p53 mutation is the most frequent mutation leading to cancer. An extreme case of this is Li Fraumeni syndrome, where a genetic a defect in p53 leads to a high frequency of cancer in affected individuals.

• p27 is a protein that binds to cyclin and CdK blocking entry into S phase. Recent research (Nat. Med.3, 152 (97)) suggests that breast cancer prognosis is determined by p27 levels. Reduced levels of p27 predict a poor outcome for breast cancer patients.

Pertemuan 8DASAR-DASAR GENETIKA

Memahami proses pewarisan sifat

• PETA KONSEP

Pola-pola Hereditas

HukumPewarisan Sifat

Hukum II Mendel

Persilangan Monohibrid

Hukum IMendel

PersilangnDihibrid

Penyimpangan Hukum Mendel

InteraksiAlel

Interaksi Genetik

Tautan PindahSilang

- Dominansi Tidak Sempurna- Kodominan- Alel Ganda- Alel Letal

- Penurunan Sifat Poligenik- Kriptomeri- Epistasis- Hipostasis- Komplementer

- Tautan Autosomal- Tautan Seks

TerminologiP → Parental (individu tetua)F1 → Filial 1 (keturunan pertama)F2 → Filial 2 (keturunan kedua) Gen D → gen atau alel dominan Gen d → gen atau alel resesif Gen dominan → gen yang menutupi ekspresi alelnya Gen resesif → gen yang ekspresinya ditutupi oleh ekspresi alelnya Heterozigot → Dd Fenotip → ekspresi gen yang lansung dapat diamati sebagai suatu

sifat pada suatu individu Genotip → susunan genetik yang mendasari pemunculan suatu sifat

Hukum Pewarisan Sifat

Mendel mempelajari hereditas pada tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dengan alasan:

• 1. Memiliki pasangan-pasangan sifat yang menyolok.• 2. Biasanya melakukan penyerbukan sendiri (Self polination).• 3. Dapat dengan mudah diadakan penyerbukan silang.• 4. Segera menghasilkan keturunan.

Hukum Mendel I

Hukum Mendel I disimpulkan dari persilangan monohibrid. Hukum ini disebut juga hukum segregasi (pemisahan) alal-alel suatu gen secara bebas dari diploid menjadi

haploid.

• Monohibrid adalah perkawinan yang menghasilkan pewarisan satu karakter dengan dua sifat yang berbeda.

Contoh Persilangan Monohibrid

• Persilangan pada induk P1R: bulatr: kisut

•persilangan: Biji bulat x biji keriput

• RR x rr Genotip: Rr Fenotip: Bulat Rasio genotip: Semua sama Rasio Fenotip: Semua sama

http://1.bp.blogspot.com/_JxM3um7Y-UE/TQEmEheqvTI/AAAAAAAAADQ/nFvmk1L8DXw/s1600/a17.jpg

Hukum Mendel II

• Hukum Mendel II disimpulkan dari perkawinan dihibrid. Hukum Mendel juga dinamakan hukum penggabungan secara bebas.

• Hukum Mendel II menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, alel-alel berbeda yang telah bersegregasi bebas (misalnya alel B memisah dengan alel b, serta alel K memisah dengan alel k) akan bergabung secara bebas membentuk genotip dengan kombinasi-kombinasi alel yang berbeda.

Uji Silang

• Persilangan antara 2 parental individu, yang tidak diketahui genotipnya dengan induk yang genotipnya homozigot resesif.

• Tujuan : untuk menguji apakah individu bersifat heterozigot atau bukan

Misal : kamu diberi segenggam biji bulat, dan sipemberi biji tidak tau pasti apakah biji bulat itu homozigot atau heterozigot.

Silang Balik

• Perkawinan antara organisme hibrida (keturunan yang secara genetik tidak mirip dengan induk) atau organisme heterozigot dengan satu dari induknya (biasanya dengan fenotip dominan) atau dengan organisme yang secara genetik mirip dengan induknya

• Tujuan : untuk mendapatkan fenotip yang mirip dengan induk, untuk perkawinan murni atau manipulasi genetik.

Persilangan Resiprok (Persilangan Tukar Kelamin )

• Persilangan dimana fenotip tiap kelamin ditukar sebagai perbandingan dengan persilangan asli

• Tujuan untuk menguji peran dari jenis kelamin induk dalam pola penurunan sifat

Penyimpangan Semu Hukum Mendel1. Interaksi Alel1.1.Dominasi Tidak Sempurna

• Dominasi tidak sempurna terjadi apabila suatu gen dominan tidak menutupi pengaruh alel resesifnya dengan sempurna, sehingga pada individu heterozigot akan muncul sifat antara (intermedier).

1.2. Kodominan

• Kodominan tidak memunculkan sifat antara pada individu heterozigot, tetapi menghasilkan sifat yang merupakan hasil ekspresi masing-masing alel.contoh: golongan darah1. type A = IAIA or IAi2. type B = IBIB or IBi3. type AB = IAIB4. type O = ii

• Contoh: homozigot jantan Type B (IBIB) x heterozygot betina Type A (IAi)

1.3. Alel Ganda

• Alel ganda merupakan fenomena adanya tiga atau lebih alel dari suatu gen.

1.4. Alel Letal

• Alel Letal merupakan alel yang dapat mengakibatkan kematian pada individu homozigot (embrio).

Gen letal Dominan• Gen letal dominan menyebabkan kematian pada

keadaan homozigot dominan. Pada keadaan heterozigot, umumnya penderita hanya mengalami kelainan

• Contoh gen letal dominan adalah pada ayam redep. Ayam redep adalah ayam yang memiliki kaki dan sayap pendek. Dalam keadaan homozigot dominan, ayam mati. Jika heterozigot, ayam hidup tetapi memiliki kelainan pada kaki dan sayap pendek. Sedangkan homozigot resesif ayam normal

Rasio fenotip Letal : redep : normal = 1 : 2 : 1Rasio perbandingan tersebut menyimpang dari rasio perkawinan monohybrid

Gen letal resesif• Gen letal resesif menyebabkan kematian jika berada

dalam keadaan homozigot resesif. Pada keadaan heterozigot individu normal tetapi pembawa (carier) gen letal

2.Interaksi Genetik

• .1. Atavisme

• Atavisme merupakan munculnya suatu sifat sebagai akibat interaksi dari beberapa gen

2.2. Polimeri

Polimeri merupakan bentuk interaksi gen bersifat komulatif.

2.3. KriptomeriKriptomeri adalah sifat gen dominan yang tersembunyi, jika gen tersebut berdiri sendiri. Namun, jika gen ini berinteraksi

dengan gen lainnya, akan muncul sifat yang tersembunyi tersebut.

2.4. EpistasisEpistasis merupakan gen yang sifatnya mempengaruhi gen lain.

Ini adalah contoh dari epistasis dominan

• Contoh epistasis resesif

2.5. Hipostasis

Hipostasis merupakan gen yang dipengaruhi.2.6. Komplementer• Komplementer merupakan interaksi beberapa gen yang saling

melengkapi, jika salah satu gen tidak ada, pemunculan suatu karakter menjadi tidak sempurna atau terhalang.

• Gen C: membentuk pigmen warna• Gen c: tidak membentuk pigmen warna • Gen P: membentuk enzim pengaktif• Gen p: tidak membentuk enzim pengaktif•

Berdasarkan karakter gen-gen tersebut, maka warna bunga hanya akan muncul jika kedua gen (penghasil pigmen dan penghasil enzim) bertemu. Jika tidak bertemu maka warna bunga yang terbentuk adalah putih

Berdasarkan hasil persilangan rasio fenotip = ungu : putih

= 9 : 7

3. TautanPautan adalah beberapa gen yang terletak dalam kromosom yang

sama, saling berkait atau berikatan, saat proses pembentukkan gamet, disebabkan gen-gen tersebut terletak dalam kromosom yang sama

• Dikembangkan oleh : Morgan dan Sutton pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll)

• Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl)Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip : ungu : merah =

3 : 1

4. Pindah SilangPindah silang adalah peristiwa pertukaran gen-gen suatu

kromatid dengan gen-gen kromatid di homolognya.

• Dikembangkan oleh : Morgan pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang. ..disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll).

• Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl)

• Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip galur induk ( KP) dengan galur rekombinan (KR) yang tidak sesuai dengan hukum mendell; Ungu lonjong : Ungu Bulat : merah lonjong : merah bulat = 9 : 1 : 1 : 9

Pedigree

Pautan

Jarak antar gen = (single cros + double cross)/total keturunan

Jarak antar gen = (single cros + 2 kali double cros)/total keturunan

SELAMAT BELAJAR

SEMOGA SUKSES

Biosel, mol, mik, biotek (DASAR-DASAR BIOKIMIA, PENGANTAR METABOLISME, SITOLOGI, KOMUNIKASI SEL,...

Education

Transcript of Biosel, mol, mik, biotek (DASAR-DASAR BIOKIMIA, PENGANTAR METABOLISME, SITOLOGI, KOMUNIKASI SEL,...