Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 1 Biology Cell

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 2 Sejarah sel Robert Hooke → sel gabus (cork) di bawah mikroskop → sel, Sel: kesatuan fungsional unit terkecil dari organisme.

Monday, 14 October macam sel: Prokariotik: TIDAK mempunyai membran inti. Misalnya: amoeba, dan bakteri Eukariotik: mempunyai membran inti. Contoh: organisme multiseluler.

Differences between Prokaryotic & Eukaryotic cells Bacterial cells also contain flagellum, plasmid and capsule. FeatureProkaryoteEukaryote Size Small about 0.5 micrometers Up to 40 micrometers Genetic material Circular DNA (in cytoplasm) DNA in form of linear chromosomes ( in nucleus ) Organelles Few present, none membrane bound Many organelles: Double membranes e.g.: nucleus, mitochondria & chloroplasts Single membrane e.g.: GA, ER & lysosomes Cell walls Rigid formed from glycoproteins (mainly murein) Fungi: rigid, formed from polysaccharide, chitin. Plant: rigid, formed from polysaccharides. E.g.: cellulose. Animals no cell wall Ribosome’s 70s 80s

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 5 Table 1: Comparison of features of prokaryotic and eukaryotic cells ProkaryotesEukaryotes Typical organismsbacteriabacteria, archaeaarchaeaprotistsprotists, fungi, plants, animalsfungiplantsanimals Typical size~ 1-10 µmµm~ µm (sperm cells, apart from the tail, are smaller)µmsperm cells Type of nucleusnucleus nucleoid regionnucleoid region; no real nucleus real nucleus with double membrane DNAcircular (usually)linear molecules (chromosomes) with histone proteinschromosomeshistoneproteins RNA-/protein- synthesis coupled in cytoplasmcytoplasm RNA-synthesis inside the nucleus protein synthesis in cytoplasm Cytoplasmatic structure very few structureshighly structured by endomembranes and a cytoskeletoncytoskeleton Cell movementflagellaflagella made of flagellinflagellinflagella and cilia made of tubulinciliatubulin Mitochondrianoneone to several dozen (though some lack mitochondria) Chloroplastsnonein algae and plantsalgaeplants Organizationusually single cells single cells, colonies, higher multicellular organisms with specialized cells Cell division Binary fissionBinary fission (simple division) MitosisMitosis (fission or budding) Meiosis Meiosis

Sel Hewan vs Tumbuhan Sel Hewan : * tanpa dinding sel * tanpa plastida * bentuk tidak tetap * mitokondria banyak * vakuolanya banyak, ukuran kecil * sentrosom dan sentriol jelas Sel Tumbuhan * memiliki dinding sel * memiliki plastida * bentuk tetap * mitokondria sedikit fungsinya dibantu plastida * vakuola sedikit ; ukurannya besar * sentrosom dan sentriolnya tidak jelas

Sel hewan vs sel tumbuhan

Sel tumbuhan

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 11 SEL HEWAN DAN TUMBUHAN

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 12 Sel tumbuhan

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 14 Tabel organel sel dan fungsinya pada sel eukariotik NOORGANELFUNGSI 1Inti selSintesis DNA/RNA, berkumpulnya subunit ribosom pd anak inti. 2.RibosomSintesis polipeptida/protein. 3.RE kasarSintesis membran protein dan sekresi protein, pembentukan vesikel transport. 4.RE halusSintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan detoksifikasi pd sel- sel liver, menyimpan ion Ca dalam sel otot. 5.Badan golgiModifikasi, penyimpanan sementara, transport makromolekul, pembentukan vesikel transport. 6.LisosomMencerna makanan dan bahan asing yang merusak organel. 7.MikrobodiMemecah H 2 O 2, fotorespirasi, dan proses biokimia lainnya. 8.VakuolaSeperti lisosom, memperbesar sel 9.KloroplasKonversi energi cahaya menjadi energi kimia (gula) 10.MitokondriaKonversi energi kimia (gula) menjadi energi kimia ATP 11.SitoskeletonMengatur/menjaga bentuk sel, tempat melekatnya organel sel, gerakan organel dalam sel, dan gerakan sel. 12.Dinding selMenjaga bentuk sel, penyokong, proteksi permukaan, dan ikatan antar sel dalam jaringan. 13.Membran selProteksi permukaan, ikatan antar sel dalam jaringan.

Nukleus Ditemukan pada sel eukariotik. Mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi : –Menjaga integritas gen-gen –Mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. –Mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, –Tempat sintesis ribosom, –Tempat replikasi dan transkripsi dari DNA, –Mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 16 The nuclear envelope, shown on above, is a double-membrane structure. Numerous pores occur in the envelope, allowing RNA and other chemicals to pass, but the DNA not to pass

Mitokondria Tempat berlangsungnya respirasi (perombakan /katabolisme untuk menghasilkan energi). Jumlah dan bentuk mitokondria berbeda-beda untuk setiap sel. Struktur mitokondria: –membran luar, –membran dalam, –ruang antar membran, –matriks

Membran luar Terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama Permeabel terhadap molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Mengandung 2 macam enzim: –Enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid –Enzim untuk transpor lipid ke matriks dan menghasilkan Asetil KoA.

Membran dalam Kurang permeabel dibandingkan membran luar Terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaannya sangat tinggi karena banyak lipatan yang menonjol ke dalam matriks, (disebut krista) Mengandung bermacam 2 protein: –Protein fosforilasi oksidatif, –ATP sintase untuk membentuk ATP pada matriks mitokondria, –Protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit

Ruang antar membran Terletak antara membran luar dan membran dalam tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel: –siklus Krebs, –oksidasi asam amino, –β-oksidasi asam lemak. Matriks terdapat materi genetik berupa: –DNA mitkondria (mtDNA), –Ribosom, –ATP, –ADP, –Fosfat inorganik serta –Ion (magnesium, kalsium dan kalium)

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 21 Mitochondria are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells.Mitochondria As mitochondria contain their own genome that is separate and distinct from the nuclear genome of a cell. they play a critical role in generating energy in the eukaryotic cell, they give the cell energy by the process of respiration, adding oxygen to food (typicially pertaining to glucose and ATP) to release energy.oxygen glucoseATP Organelles that are modified chloroplasts are broadly called plastids, and are often involved in storage. plastids Since they contain their own genome, they are thought to have once been separate organisms, which later formed a symbiotic relationship with the cells. Chloroplasts are the counter-part of the mitochondria. Instead of giving off CO 2 and H 2 O Plants give off glucose, oxygen, 6 molecules of water (compared to 12 in respiration) this process

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 22 Chloroplasts, are the sites of photosynthesis in eukaryotes. Contain chlorophyll, the green pigment necessary for photosynthesis to occur, and associated accessory pigments (carotenes and xanthophylls) in photosystems embedded in membranous sacs, thylakoids (collectively a stack of thylakoids are a granum [plural = grana]) floating in a fluid termed the stroma.chlorophyllcarotenesphotosystems thylakoidsgrana]stroma Chloroplasts contain many different types of accessory pigments, depending on the taxonomic group of the organism being observed.

Retikulum Endoplasma Retikulum endoplasma (RE) terdapat dalam 2 bentuk : kasar (dengan ribosom pd permukaannya) dan halus (tanpa ribosom). fungsi RE kasar adalah tempat sintesis protein/enzim ekstrasel. RE halus berfungsi sebagai tempat sintesis membran sel atau lipid lainnya. RE bekerja sama dengan Aparatus Golgi dalam hal transfer hasil sintesis. Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 23

Ditemukan di seluruh sel hewan eukariotik. Memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis (disebut cisternae). Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya. RE merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik.

3 jenis RE RE kasar. Permukaan kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom berperan dalam sintesis protein. fungsi utama RE kasar: sebagai tempat sintesis protein. RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom berfungsi dalam beberapa proses metabolisme: sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE sarkoplasmik. Adalah jenis khusus RE halus. Perbedaan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium.

Gambar : Struktur retikulum endoplasma kasar (kiri) dan halus (kanan) Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 26

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 27 RE HALUS RE KASAR

Sitoskeleton Sitoskeleton merupakan jejaring filamen dan fiber yang terdapat dalam sitoplasma dan berperan dalam penentuan bentuk sel, pembelahan sel, pergerakan organela, dan pergerakan sel (dengan flagela atau pergerakan amaoeboid). Sitoskeleton dikelompokkan dalam 3 jenis berdasarkan ukuran, distribusi, dan fungsi filamen, yaitu mikrofilamen, mikrotubul, dan filamen intermedia (Gambar 3.17). Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 28

Gambar : Jenis jenis sitoskeleton, yaitu mikrofilamen, mikrotubul, dan filamen intermedia Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 29

Silia dan flagela merupakan struktur kompak mikrotubul. Struktur silia mirip dengan flagela, yaitu struktur 9 pasang mikrotubul dengan aransemen 8 pasang mikrotubul sirkuler dan sepasang mikrotubul berada di dalamnya (ditengah). Panjang silia 2-10 m dan beriameter 0,5 m. Panjang flagela dapat mencapai m dan hanya 1-2 flagela per sel. Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 30

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 31 GOLGI APPARATUS Golgi apparatus's ends "pinch" off and become new vacuoles in the animal cell.Golgi apparatus

Badan Golgi Disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom Dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, Terdapat hampir di semua sel eukariotik Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom. Ditemukan oleh ahli histologi dan patologi Italia bernama Camillo Golgi.

Fungsi badan golgi 1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain. 2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma. 3. Membentuk dinding sel tumbuhan 4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom. 5. Tempat untuk memodifikasi protein 6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel 7. Untuk membentuk lisosom

merupakan organela membran ganda dan berperan dalam proses pematangan protein tersintesis dalam RE kasar. ditemukan di sel eukariota tingkat tinggi, tetapi tidak ditemukan di Jamur dan Protozoa Ciliata. berbentuk tumpukan kantong setebal nm dengan jarak antar kantong 30 nm. Fungsi utama: pengemasan material eksport, tetapi terdapat fungsi lain seperti membantu pembentukan dinding sel (Giardia dan Entamoeba). Enzim dalam Aparatus Golgi adalah glikosilase dan protease. Glikosilase berperan dalam penambahan gula pada protein, sedangkan protease memotong protein pada tempat tertentu. Kedua enzim ini berperan dalam pematangan protein/enzim. Protein/enzim matang selanjutnya ditransfer ke lisosin atau langsung ke luar via membran sel. Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 34

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 35 Ribosomes (the protein production centers in the cell) The ribosome is a large complex, composed of many molecules, in prokaryotes only exist floating freely in the cytosol, whereas in eukaryotes they can be found either free or bound to membranes.ribosome Ribosomes are the sites of protein synthesis. They are not membrane- bound and thus occur in both prokaryotes and eukaryotes.Ribosomes Eukaryotic ribosomes are slightly larger than prokaryotic ones. Structurally, the ribosome consists of a small and larger subunit Biochemically, the ribosome consists of ribosomal RNA (rRNA) and some 50 structural proteins.ribosomal RNA Often ribosomes cluster on the endoplasmic reticulum, in which case they resemble a series of factories adjoining a railroad line. endoplasmic reticulum The figure illustrates the many ribosomes attached to the endoplasmic reticulum RIBOSOM

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 36 Lysosomes Lysosomes and Peroxisomes Peroxisomes Lysosomes Peroxisomes Lysosomes and Peroxisomes (of the eukaryotic cell) LysosomesPeroxisomes The cell could not house such destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system. These organelles are often called a "suicide bag" because of their ability to detonate and destroy the cell. Lysosomes, shown in Figure 17, are relatively large vesicles formed by the Golgi. They contain hydrolytic enzymes that could destroy the cell. Lysosome contents function in the extracellular breakdown of materials.Lysosomes

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 37 Centrosome (the cytoskeleton organiser) The centrosome produces the microtubules of a cell - a key component of the cytoskeleton. It directs the transport through the ER and the Golgi apparatus. Centrosomes are composed of two centrioles, which separate during cell division and help in the formation of the mitotic spindle. A single centrosome is present in the animal cells. They are also found in some fungi and algae cells.centrosome microtubulescytoskeletonERGolgi apparatuscentriolescell division mitotic spindleanimal cells

Vakuola Merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah. Fungsi vakuola adalah : 1. Memelihara tekanan osmotik sel 2. Penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll 3. Mengadakan sirkulasi zat dalam sel

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 39 Vacuoles Vacuoles store food and waste. Some vacuoles store extra water. They are often described as liquid filled space and are surrounded by a membrane. Some cells, most notably Amoeba, have contractile vacuoles, which are able to pump water out of the cell if there is too much water.VacuolesAmoeba

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 40

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 41

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 42 How do cells know when to divide? Cells have “Checkpoints” –“red light, green light” 1. Cell growth checkpoint (G 1 ): –If conditions are good, moves on to S phase –If conditions are not favorable, the cell cycle will stop.

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 43

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si DNA Synthesis (G 2 ) checkpoint –DNA replication checked by repair enzymes –If passed, the proteins help trigger mitosis. 3. Mitosis checkpoint - If passed, then moves on to G 1 phase.

Monday, 14 October 2019 Biology, Nining Arini, M.Si. 45