MOLEKUL-MOLEKUL SISTEM HIDUP 16 Oktober 2017

SEL Satuan kehidupan terkecil yang menyusun tubuh mahluk hidup Tempat terselenggaranya fungsi kehidupan Sel Jaringan Organ Organisme

SEJARAH PENEMUAN SEL Antoni Van Leeuwenhoek (1632-1723) membuat dan menggunakan mikroskop, menyebut sel sebagai satuan kehidupan orang yang pertama kali melihat sel tunggal (bakteri, protozoa, yeast, algae, kecuali virus) dan mengamati darah, cairan mani, feses, dan email gigi

SEJARAH PENEMUAN SEL Robert Hooke (1635-1703) melihat rongga kosong pada sayatan jaringan gabus tumbuhan kemudian dinamakan cellula yang berarti rongga/ruangan (asal kata sel)

SEJARAH PENEMUAN SEL Schleiden (1840-1891) & Schwann (1810-1882) Teori sel: semua makhluk hidup terdiri dari sel-sel, sel = unit struktural dari semua makhluk hidup Robert Brown (1813), menemukan nukleus dan menyatakan bahwa nukleus merupakan bagian yang penting dari sel Felix Dujardin (1835), menyatakan bahwa bagian yang penting adalah cairan sel Johannes Evangelista Purkinje (1787-1869), menemukan bahwa cairan sel adalah protoplasma Max Schultze (1825-1874), menyatakan bahwa protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan dan sel merupakan unit fungsional dari kehidupan Rudolf Virchow (1858), menyatakan “omne cellula ex cellulae”, artinya sel berasal dari sel sebelumnya

KARAKTERISTIK SEL Sel Sangat Kompleks Dan Terorganisasi Kompleksitas sel dapat dilihat dari keteraturan dan konsistensi sel, dimana organel-organel sel mempunyai struktur sendiri-sendiri dan terdapat interaksi antar organel sel tsb Dapat dilihat pada proses sintesis protein, proses pembentukan energi kimia, pembentukan membran sel  pada proses tsb terdapat kerjasama antar organel sel dan prosesnya sangat terorganisir Sel Mempunyai Program Genetik Organisme dibangun berdasarkan informasi yang dikode dalam gen- gen Gen bukanlah sekedar tempat menyimpan informasi tetapi juga mengandung blueprint (cetakan) untuk membentuk struktur sel dan mengatur aktivitas sel

KARAKTERISTIK SEL Sel Membentuk Dan Menggunakan Energi Perkembangan dan pemeliharaan sel membutuhkan masukan energi yang konstan Energi cahaya diserap oleh pigmen fotosintetik yang terdapat pada sel, kemudian cahaya tersebut akan dikonversi menjadi energi kimia Pada hewan energi telah dikemas berupa glukosa, pada manusia glukosa dilepaskan oleh hati ke aliran darah Sel Mampu Menghasilkan Berbagai Macam Reaksi Kimia Reaksi kimia yang terjadi di dalam sel disebut metabolisme. Sel Mampu Melakukan Aktivitas Mekanik Sel adalah tempat aktivitas mekanik, di mana bahan atau molekul diangkut dari satu tempat ke tempat lain, baik di dalam sel atau antar sel

KARAKTERISTIK SEL Sel Mampu Merespon Stimulus Sel Mampu Mengatur Diri Pada sel protista misalnya bakteri mampu bergerak ke arah sumber nutrisi Pada organisme multiseluler umumnya respon stimuli ditangkap oleh reseptor yang akan berinteraksi dengan substanti yang terdapat dalam lingkungan Sel Mampu Mengatur Diri Kebutuhan akan energi, pemeliharaan dan keadaan sel yang stabil membutuhkan pengaturan yang konstan  sel mempunyai kemampuan mengatur diri yang sangat baik Sel Mampu Membelah Diri Sel dihasilkan melalui proses pembelahan sel di mana satu sel induk akan menghasilkan dua sel anak  sifat-sifat yang dimiliki induk akan diwariskan ke keturunannya

BERDASARKAN JUMLAH SEL MAKHLUK HIDUP BERDASARKAN JUMLAH SEL BERSEL SATU/TUNGGAL (UNISELULER/MONOSELULER) BANYAK SEL (MULTISELULER) BAKTERI, YEAST, PROTISTA TUMBUHAN, HEWAN, MANUSIA,DLL

SEL BERDASARKAN MEMBRAN INTI SEL PROKARIOTIK (TIDAK MEMILIKI MEMBRAN INTI) SEL EUKARIOTIK (MEMILIKI MEMBRAN INTI) BAKTERI, MONERA TUMBUHAN, HEWAN, JAMUR, PROTISTA

SEL PROKARIOT DAN SEL EUKARIOT Jenis sel, ada 2 yaitu: 1. Sel Prokariota (Pro : ‘sebelum’) + (karyon : kernel/nukleus) Sel yang “tidak mempunyai nukleus”  materi genetik ada pada daerah nukleoid, tetapi tidak ada membran yang memisahkan daerah ini dari bagian sel lainnya 2. Sel Eukariota (Eu: “sebenarnya”) + (karyon) Sel yang mempunyai inti/nukleus sebenarnya, dibungkus oleh membran nukleus

PERBANDINGAN ANTARA PROKARIOT DAN EUKARIOT Ukuran 1-10 µm 10-100 µm Bentuk Organisasi bersel satu bersel satu / bersel banyak DNA kecil, sirkular, tidak ada intron besar, dalam inti sel, ada intron RNA: sintesis dan pematangan mudah, dalam sitoplasma rumit, dalam inti sel Protein: sintesis dan pematangan sederhana, terangkai dengan sintesis RNA rumit, dalam sitoplasma dan RE berinti Metabolisme anaerobik/aerobik sangat mampu menyesuaikan diri kebanyakan aerob Endositosis dan eksositosis tidak ya

STRUKTUR SEL Diagram: a. Sel bakteri, umumnya Ukuran: 1 – 10 um Paling kecil: mikoplasma (0,1 – 1 um) b. Sel tumbuhan c. Sel hewan Ukuran sel hewan & tumbuhan: 10 – 100 um c

MOLEKUL-MOLEKUL PENYUSUN SEL Karbohidrat Protein Air Lipid Asam Nukleat

KOMPONEN SEL DAN SITOPLASMA Komponen Sel Bakteri Komponen utama sel: air (70%) Komponen lainnya: makromolekul (17% protein, 8% RNA, 1% DNA, 1% gula, 1% lipid, 0,4% nukleotida, 0,4% asam amino), molekul organik kecil (0,2%), dan ion anorganik (1%) Diantara makromolekul, protein mempunyai bagian yang terbesar: kira-kira 55% berat kering sel Volume satu sel E. coli kira-kira sebesar 0,88 µm3 : 1/6 bagian berupa membran dan DNA (nukleoid), sitoplasma (di dalamnya ada ±250.000 molekul protein) Di dalam sel eukariot, diduga jumlah molekul protein mencapai beberapa milyar Kerja Biokimia dari Sitoplasma Sitoplasma adalah ruang reaksi pusat sel Di dalamnya berlangsung sebagian besar jalur metabolisme penghancuran bahan makanan dan pembentukan komponen-komponen sel, termasuk glikolisis, jalur heksosa monofosfat, glukoneogenesis, pembentukan asam lemak, biosintesis protein, dll.

STRUKTUR SEL BAKTERI

Nukleoid Ribosom Sitoplasma Membran Plasma Dinding Sel merupakan daerah spesifik yang mengandung molekul DNA sirkular dengan panjang ±1 nm merupakan pusat informasi genetik dan menempel pada membran plasma Ribosom tempat terjadinya sintesis protein Sitoplasma larutan semicair yang dikelilingi membran plasma; berisi nukleoid dan ribosom Membran Plasma lapisan yang mengelilingi sitoplasma dan mengatur keluar masuknya molekul Dinding Sel tersusun dari polisakarida, lipid, dan protein kandungan polisakarida menyebabkan dinding sel bersifat kaku dinding sel berfungsi untuk memberikan bentuk yang konstan pada sel.

Kapsul Flagella Fimbriae Pili Seks merupakan lapisan pelindung yang terbuat dari polisakarida yang berada di bagian luar dinding sel Flagella biasanya dimiliki oleh bakteri yang bersifat motil flagella terbuat dari protein, dengan diameter 20 nm dan panjang 1-70 nm fungsi utama flagella yaitu untuk pergerakan bakteri Fimbriae terbuat dari protein, dengan ukuran kecil dan bentuk seperti rambut yang keluar dari permukaan sel tidak memiliki peran dalam pergerakan bakteri, akan tetapi fimbriae membantu bakteri untuk melekat pada permukaan sel Pili Seks terbuat dari protein, dengan struktur tubular yang rapat biasanya digunakan bakteri untuk melewatkan DNA dari satu sel ke sel lainnya.

STRUKTUR SEL HEWAN

STRUKTUR SEL TUMBUHAN

Membran Plasma (Membran Sel) tersusun atas protein dan lipid (fosfolipid), membran fosfolipid berupa bilayer dengan bagian ekor (non polar) yang bersifat hidrofobik menghadap ke dalam dan bagian kepala (polar) yang bersifat hidrofilik menghadap ke luar. fungsinya: (1) memisahkan isi sel dengan lingkungan luar; (2) mengatur pertukaran zat antar sel dengan lingkungan; (3) melakukan seleksi terhadap zat yang boleh keluar dan masuk dari dalam atau luar sel (selektif permeable); (4) sebagai reseptor untuk mengenali stimuli dari luar (misal, hormon)

Sitoplasma Ribosom terdiri dari medium semicair yang disebut sitosol berfungsi sebagai tempat berlangsungnya metabolisme sel organel sel terdapat di dalam sitoplasma jumlah organel sel eukariotik yang ada di dalam sitoplasma jauh lebih banyak dibandingkan organel sel prokariotik Ribosom merupakan butiran kecil nukleoprotein (±25 nm) terdapat pada sel prokariotik maupun sel eukariotik ribosom terdiri dari dua subunit, satu besar dan satu kecil, tiap subunit memiliki campuran protein dan rRNA merupakan tempat terjadinya sintesis protein  menerima mRNA dari nukleus, dimana mRNA akan mengkode urutan asam amino pada polipeptida pada sel eukariotik, ribosom tersebar bebas di sitoplasma. Selain itu, organel ini terletak pada permukaan mitokondria atau kloroplas, ada pula yang melekat di retikulum endoplasma (sehingga menjadikan retikulum endoplasma tersebut dinamakan retikulum endoplasma kasar)

Nukleus merupakan organel paling besar dan mencolok pada sel eukariotik, dengan diameter lebar 10 µm dan panjang 20 µm fungsi utama dari nukleus: (1) menyimpan informasi genetik berupa DNA; (2) mengendalikan metabolisme sel; (3) melakukan sintesis protein yang dikode dalam bentuk DNA; (4) mengendalikan pembelahan sel; (5) mensintesis RNA dan ribosom a. Membran inti Membran inti terdiri atas : 1. Membran dalam, yang berisi protein spesifik yang mengikat kromatin dan lamina inti (filamen yang memperkuat struktur inti) 2. Membran luar, yang berlanjut atau berhubungan dengan membran organel lain yaitu retikulum endoplasma b. Nukleolus Struktur di dalam nukleus, tempat dimana RNA ribosomal (rRNA) ditanskripsi dan subunit ribosom terbentuk

Retikulum Endoplasma (RE) merupakan bangunan yang berbentuk ruangan-ruangan berdinding membran dan saling berhubungan membentuk anyaman a. Retikulum Endoplasma Halus - tidak ditempeli ribosom pada permukaan sitoplasmiknya - di dalam sitoplasma, retikulum endoplasma halus terlihat berupa pembuluh (tubulus) atau gelembung (vesikuler) yang tak teratur - retikulum endoplasma halus berperan pada proses metabolisme, termasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, sebagai penawar obat dan racun. b. Retikulum Endoplasma Kasar - tampak kasar karena ditempeli oleh ribosom pada permukaan sitoplasmik - retikulum endoplasma kasar tampak berupa saluran panjang berjajar melengkung teratur, di dalam sitoplasma - retikulum endoplasma kasar berfungsi melakukan sintesis protein dan modifikasi protein

Mitokondria tersusun dari dua membran yaitu membran luar yang halus dan membran dalam yang berlekuk- lekuk (disebut krista) (Gambar 1.8) memiliki panjang sekitar 1-10 µm pada sel yang aktif bermetabolisme terdapat ≥1000 mitokondria berperan penting dalam respirasi seluler untuk menghasilkan energi matriks: cairan yang mengisi ruangan di dalam mitokondria yang banyak mengandung enzim- enzim respirasi, DNA, ribosom, dan sub-unit membran dalam berupa butiran-butiran molekul ATPase yang berperan dalam menghasilkan ATP. mitokondria mengandung berbagai komponen yang dibutuhkan untuk melakukan replikasi DNA, transkripsi, dan sintesis protein  sehingga organel ini mampu bereproduksi sendiri tanpa tergantung pada DNA nukleus

Aparatus Golgi Lisosom merupakan organel yang terdapat dalam sitoplasma dengan letak, ukuran dan jumlah yang berbeda-beda antara sel yang satu dengan lainnya terdiri dari kantung membran pipih yang berkelok-kelok fungsi dari aparatus golgi: (1) memodifikasi protein dengan menambahkan oligosakarida (Glikosilasi); (2) menerima lipid dan protein dari retikulum endoplasma dan mengirimkannya ke berbagai tujuan; (3) membentuk lisosom Lisosom lisosom berasal dari kata lysis (mencerna) dan soma (badan) lisosom diproduksi oleh aparatus golgi mengandung ±50 enzim hidrolitik sehingga dapat menghidrolisis lemak, protein, asam nukleat, dan polisakarida

Peroksisom Sitoskeleton peroksisom berasal dari kata peroksida dan soma (badan yang berfungsi untuk peroksidasi) peroksisom banyak ditemukan pada sel hepar yang akan bermetabolisme fungsi utama: (1) menghasilkan enzim oksidatif untuk membentuk H2O2 untuk merombak lemak; (2) menghasilkan enzim katalase untuk mengubah H2O2 menjadi H2O dan O2 Sitoskeleton merupakan jaringan protein filamen dan tubulus yang saling terhubung, yang memanjang dari nukleus menuju membran plasma pada sel eukariotik berfungsi mempertahankan bentuk sel dan memungkinkan sel dan organel untuk bergerak sitoskeleton berisi mikrotubulus, filamen intermediet, dan filamen aktin.

Dinding Sel semua tumbuhan memiliki dinding sel dinding sel primer berisi serat selulosa dan non selulosa, dan ini memungkinkan dinding untuk meregang ketika sel sedang bertumbuh beberapa sel pada tanaman kayu memiliki dinding sel sekunder yang terbentuk di dalam dinding sel primer dinding sel sekunder mengandung serat selulosa yang cukup banyak dan lignin, yaitu substansi yang memberikan kekuatan pada tumbuhan

Kloroplas merupakan organel sel tumbuhan yang cukup besar, yaitu dua kali lebih lebar dan lima kali lebih panjang dari mitokondria kloroplas memiliki tiga sistem membran kloroplas dibatasi oleh membran ganda, yaitu membran luar dan membran dalam, bagian dalam yang luas disebut dengan stroma, berisikan campuran enzim dan tilakoid (kantung yang terbentuk dari membran ketiga, yaitu membran tilakoid; tumpukan tilakoid disebut dengan granum) kloroplas memiliki DNA-nya sendiri organel ini berperan untuk menangkap energi matahari untuk selanjutnya dilakukan fotosintesis, menghasilkan karbohidrat

Sentriol hanya ditemui pada sel hewan terletak di dekat inti, sepasang, berbentuk silinder, dan memiliki rangka mikrotubul yang bersusun secara radial berfungsi untuk: (1) membentuk serat gelendong serta untuk orientasi pembelahan sel; (2) membentuk rangka organel gerak serta mengontrol pergerakannya; (3) Membentuk rangka sel. mikrotubul, dan mikrofilamen.

PERBANDINGAN SEL BAKTERI, HEWAN, DAN TUMBUHAN   Bakteri Hewan Tumbuhan Dinding sel Ada Tidak ada Membran plasma Nukleus Nukleolus Ribosom Retikulum endoplasma Aparatus golgi Lisosom Mitokondria Kloroplas Sitoskeleton Sentriol

TERIMA KASIH