Dasar-dasar selUnaya, 11 Nop 2011

Struktur sel dan fungsi organel

Struktur Sel

Colorized low mag TEM of a cell

Red = Mitos

Blue = Ribos

Green = RER

Colorized TEM of a cell nucleus

Arrow = NucleolusRed = MitosGreen = RER

Nucleus

NukleusSitoplasma

Nuclear pores terlibat dengan transport aktif subtansi masuk dan keluar inti.

Nucleolus terlibat dalam pembuatan ribosom

Nuclear membraneencloses the nucleus in eukaryotic cells

Kromosom terdiri dari DNA dan protein, menyimpan informasi untuk mengontrol sel.

Structure of the nucleus

Organel Sel

Sel := Unit dari struktur dan fungsi organisme= Unit terkecil dari kehidupan

Sel

Jaringan

Organ

Organisme

Jenis sel, ada 2 yaitu:

1. Sel prokariota (Pro : ‘sebelum’) + (karyon : kernel/nukleus) Sel yang “tidak mempunyai nukleus” materi genetik ada pada daerah nukleoid

2. Sel eukariota (Eu: “sebenarnya”) + (karyon) Sel yang mempunyai inti sebenarnya, dibungkus oleh selubung/membran

Struktur sela b

c

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

Komposisi dari sel eukarita:1. Sistem endomembran2. Sitoplasma 3. Organel (dibentuk oleh sistem membran di dalam sel): - Nucleus/inti - Reticulum Endoplasma (RE) - Badan Golgi - Mitochondria, in plants: chloroplast - Lysosome - Peroxisome4. Sitoskeleton

Contoh: Sel epitel pada saluran reproduksi pria

ORGANEL SEL EUKARIOT DAN FUNGSINYA

Organel FungsiNukleus Tempat genom, tempat sebagian besar DNA dan sintesis

RNAMitokondria

Tempat menghasilkan energi dari proses oksidasi; memiliki DNA sendiri

Kloroplas Tempat terjadinya foto sintesisRetikulum endoplasma

Merupakan membran yang kontinyu di sepanjang sel; bagian yg kasar mrp tempat melekatnya ribosom (tempat sintesis protein)

Badan Golgi

Serangkaian membran pipih; terlibat dalam sekresi protein dari sel dan reaksi pengikatan gula dg komponen lain

Lisosom Kantung yg diselubungi membran yg mgd enzim hidrolitik

Peroksisom

Kantung yg mgd enzim yg terlibat dlm metabolisme H2O2

Membran sel

Memisahkan isi sel dg dunia luar

Dinding sel Lapisan luar yg kaku pd sel tanamanVakuola Kantung yg diselubungi membran (pd sel tanaman)

Membran plasma sel eukariota

Cell Membrane

Membran Sel

Komposisi Membran Sel

Membran sel membungkus sel dan organel sel

Terbuat dari komponen hidrofobik dan hidrofilik.◦Semi permeabel◦“lipid bilayer”

(Figure 4-2, pg 80)

Lipid Molecules(Figure 4-3, pg 81)

Ribosom

Struktur Mitokondria

- Mempunyai 2 membran * outer mitochondrial membrane * inner mitochondrial membrane

Tiga jalur degradasi pada lisosom

SitoskeletonTerdiri dari tiga

macam serat◦Microfilaments◦Microtubules◦Intermediate

filaments 3 Fungsi:

◦Mekanik◦Tempat organel

melekat◦ Membantu

pergerakan substansi

Pertanyaan

Apa perbedaan mendasar antara sel prokariot dengan eukariot?

DNA terdapat di bagian mana saja dari sel?

Makanan diubah menjadi energi terjadi di mana? Apa bentuk energinya?

Jelaskan pengertian hidrofilik dan hidrofobik!

Jelaskan pengertian selektif permeabel!

Jenis-jenis sel

Prokariot

◦Sel kecil (< 5 µm)◦Berbentuk uniseluler◦Tidak mempunyai nukleus atau organel yang

terikat membran.◦Materi genetik : DNA Circular◦Ribosom sangat kecil◦Tidak ada sitoskeleton◦Pergerakan dengan flagel◦Pembelahan sel dengan binary fission

Sel Prokariot

Sel Prokariot

Eukariot◦Memiliki sel lebih besar (> 10 µm)◦Multiseluler, kadang-kadang ada yang

uniseluler.◦Mempunyai inti dan organel yang terikat

membran.◦Materi genetiknya adalah DNA linear

dengan protein yang membentuk kromatin.

◦Ribosomnya besar◦Mempunyai sitoskeleton◦Bergerak dengan bantuan silia atau flagela◦Pembelahan sel dengan meiosis dan

mitosis◦Reproduksi secara seksual dan aseksual

Sel Eukariot

Animal Eukaryotic Cell

Plant Eukaryotic Cell

Komposisi kimiawi sel

Molekul organik

ProteinsCarbohydratesLipidsAsam nukleat

Proteins

Makromolekul paling beragam dan kompleks di dalam sel

Berfungsi untuk struktur, fungsi, dan penyimpanan informasi

Terbuat dari residu asam amino yang tersusun linear

Jenis-jenis

1) Enzymes – katalisis pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen

2) Structural – collagen, elastin, keratin, etc. 3) Motility – actin, myosin, tubulin, etc. 4) Regulatory – berikatan dengan DNA untuk

menghidupkan atau mematikan gen5) Storage – ovalbumin, casein, etc. 6) Hormonal – insulin, nerve growth factor (NGF),

etc. 7) Receptors – hormone and neurotransmitter

receptors8) Transport – membawa molekul kecil atau zat besi

Asam amino

Asam amino saling berikatan untuk membentuk proteinAda 20 jenis asam amino

Example of an amino acid shown as a space filling model: Cysteine

Symbolic formulaAmine group

Carboxyl group makes the molecule behave like a weak acid

Carbon atom

Hydrogen atom

The 'R' group varies in chemical make-up with each type of amino

acid

Jenis asam aminoPerbedaan asam amino terdapat pada gugus R:

Acidic

Aspartic acid(acidic)

Forms di-sulfide bridges that can link to similar amino acids

Cysteine(forms di-sulfide bridges)

Basic

Lysine(basic)

Rantai Polipeptida

Ikatan peptida – polipeptida

Polypeptide chain

Peptidebond

Peptidebond

Peptidebond

Peptidebond

Peptidebond

Peptidebond

Fungsi Contoh

Structural Forming the structural components of organs Collagen, keratin

Regulatory Regulating cellular function (hormones)

Insulin, glucagon, adrenalin, human growth hormone, follicle stimulating hormone

Contractile Forming the contractile elements in muscles Myosin, actin

Immunological

Functioning to combat invading microbes

antibodies such as Gammaglobulin

Transport Acting as carrier molecules Hemoglobin, myoglobin

Catalytic Catalyzing metabolic reactions (enzymes)

amylase, lipase, lactase, trypsin

Fungsi Protein

Hemoglobin

Struktur protein

Primer SekunderTersierKuartener

Hemoglobin molecule

Beta chain

Alpha chainBeta chain

Alpha chain

Amino acid

Di-sulfide bridge

LipidsMolekul hidrofobik

◦Penyimpanan energi, komponen membran, molekul sinyal.

◦Triglycerides (fat), phospholipids, waxes, sterols

• Gula, penyimpanan (glycogen), polimer struktural (cellulose dan chitin)

• Substrat utama dalam metabolisme energi

Karbohidrat

Asam nukleat

DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA mengkode informasi genetik dan sintesis semua protein

Pertanyaan

Gugus apa yang membedakan asam amino satu sama lainnya?

Apa saja yang termasuk asam nukleat?Sebutkan 4 struktur protein?

Transportasi sel

Transportasi Sel

Transport Pasif

Transport Aktif

Endocytosis (phagocytosis &

pinocytosis)Exocytosis

Transport Pasif

Tidak dibutuhkan energiTerjadi karena perbedaan gradien :

konsentrasi, tekanan, atau chargeBergerak untuk menyamakan gradien

Jenis Transport Pasif

1. Difusi

2. Osmosis

3. Difusi difasilitasi

Difusi

OsmosisCairan bergerak dari konsentrasi rendahContohnya: keluar masuknya air dari dan

ke dalam sel

Difusi difasilitasiMembran semipermeableKanal membantu molekul atau ion

masuk atau keluar sel.Tidak menggunakan energi

Proses difusi difasilitasi

Protein berikatan melalui molekulBentuk protein berubahMolekul bergerak melintasi

membran

Transport aktif

Membutuhkan energi, karena melawan gradien

Contohnya pompa sodium-potassium

EndositosisPhagocytosis – cell eatingPinocytosis – cell drinking

EksositosisKebalikan endositosisSel mengeluarkan

material/produk

Pertanyaan

Transport yang tidak membutuhkan energi disebut apa?

Sebutkan jenis transportasi pasif?Sebutkan contoh transport aktif?Apa perbedaan fagositosis dan finositosis?

Komunikasi sel

Tranduksi sinyalAdalah proses perubahan bentuk sinyal yang berurutan, dari sinyal ekstraseluler sampai respon dalam komunikasi antar sel

Tujuan:Untuk berlangsungnya komunikasi antar sel, yaitu-Bagaimana sel memahami keadaan sekitar-Bagaimana sel bereaksi terhadap keadaan sekitar

Transduksi sinyal dari molekul sinyal sampai respon pada sel

Bentuk proses pemberian sinyal antar sel1. Endokrin Molekul sinyal : Hormon

Mediator sinyal: Peredaran darahJarak ke sel target jauh (ke seluruh tubuh)Contoh: Adrenalin Kortisol Estradiol Glukagon Insulin Testosteron Tirosin

2. Parakrin

Molekul sinyal : Lokal mediatorMediator sinyal: Medium ekstraselulerJarak ke sel target dekat (sekitar sel)Contoh: EGF (Epidermale Growth Factor) PDGF (Platelet-derived Growth Factor) NGF (Nerve Growth Factor) Histamin Gas NO

3. SinapsisMolekul sinyal : NeurotransmiterMediator sinyal: AxonJarak ke sel target jauh (ke seluruh tubuh)Contoh: Asetilkolin GABA (Gama-Amino Bitric Acid)

4. Adanya kontak antar sel

Molekul sinyal : molekul signal yang tergantung adanya kontakMediator sinyal: kontak langsung dengan membran plasmaJarak ke sel target paling dekatContoh: Protein delta (dalam perkembangan embrio) Protein dalam respon imun

5. AutokrinSuatu sel mensekresikan molekul, dan molekul tersebut bekerja/berpengaruh terhadap sel itu sendiri atau sel-sel lain yang sejenis.

Molekul sinyal yang sama, pada sel yang berbeda akan memberikan respon yang berbedaContoh: Asetilkolin

Kombinasi molekul sinyal yang berbeda, yang diterima oleh suatu sel, akan memberikan respon yang berbeda

Untuk dapat menimbulkan respon, molekul sinyal ekstraselulermengikat reseptor yang spesifik pada selAda 2 jenis reseptor1. Reseptor permukaan sel - tersisip dalam membran plasma - untuk molekul sinyal hidrofilik, yang besar 2. Reseptor intraseluler - terdapat di dalam sel - untuk molekul signal hidrofobik, yang kecil - merupakan protein regulator yang mengaktifkan gen - Contoh molekul sinyal: hormon steroid, hormon tiroid, retinoids, vitamnin D, dll

2 Jenis Reseptor pada Sel

Siklus dan pembelahan sel

MITOSIS

Pembelahan sel somatis 2 anak sel yang mengandung jumlah kromosom/ materi hereditas yang sama atau identik.

Tujuan:1. Mengganti sel-sel yang rusak/ regenerasi2. Perkembangan dari satu sel menjadi

banyak3. Membentuk individu baru (reproduksi sel

baru) pada individu bersel tunggal Secara umum, pembelahan sel terbagi

menjadi 2 tahap, yaitu: Kariokinesis dan sitokinesis

KARIOKINESIS

Profase: Membran inti mulai hilang Nukleolus (anak inti)

mulai hilang Kromosom terlihat tebal

dan panjang (terdiri dari 2 kromatid)

Di sitoplasma terdapat sentriol yang membelah menjadi 2 dan bergerak ke arah kutub yang berlawanan, terbentuk benang spindel (mikrotubul)

Metafase Kromosom mengadakan

spiralisasi sehingga menjadi pendek

Ada 3 kegiatan: Proses kongregasi (kromosom bergerak menuju bidang ekuatorial), proses distribusi (kromosom menyebar ke tepi), proses orientasi (kromosom melekatkan diri dengan benang spindel pada sentromer/ kinetokor)

KARIOKINESIS

AnafaseSentromer/ kinetokor

membelah menjadi 2Kromatid ditarik oleh

benang spindel ke kutub berlawanan

TelofaseKromatid tunggal

sampai di kutub kembali menjadi benang kromatin, membentuk dinding inti kembali

Sitokinesis berlangsung sehingga terjadi dua anak sel yang identik (furrowing).

MEIOSIS

Meiosis: pembelahan sel khusus yang terdapat pada organ/ alat reproduksi, menghasilkan gamet/ sel kelamin, memiliki jumlah kromosom ½ dari jumlah kromosom induknya (46 23), terjadi pembelahan reduksi

Tujuan: mendapatkan individu yang memiliki jumlah kromosom normal (46) berasal ½ dari ayah dan ½ dari8 ibu

Meiosis I: profase 1 (leptoten, zigoten, pachiten, diploten, diakinesis), metafase 1, anafase 1, telofase 1

Meiosis II: profase 2, metafase 2, anafase 2, telofase 2

PROFASE 1

LeptotenKromosom terlihat sebagai benang-benang panjang, yang

ujung-ujungnya mengarah ke suatu tempat (polarisasi). Benang-benang tersebut terlihat ada daerah yang tebal (kromomer) dan daerah yang tipis

Sister kromatid sangat dekat sehingga sulit dibedakan (dilihat)

ZigotenKromosom-kromosom homolog (paternal dan maternal)

saling berdekatan dan berpasangan sinapsis PachytenBenang-benang (kromosom) homolog (bivalen) melekat erat,

masing-masing bivalen terdiri dari 4 benang kromatid (tetrad)

Profase 1

DiplotenBenang-benang kromosom homolog

meregangkan diri (2 kromatid 4 kromatid), namun masih ada bagian-bagian yang melekat (khiasmata). Pada khiasmata terjadi proses crossing over (pindah silang). Hasil dari crossing over adalah terjadi rekombinasi gen-gen. Kira-kira 30-40 cross overs atau 1-2 perkromosom terjadi selama meiosis pada sel gamet manusia

DiakinesisKromosom mengalami kondensasi yang

maksimal

MEIOSIS I

Metafase 1:Membran nukleus hilang, terbentuk benang

spindel, sentriol menuju ke masing-masing kutub

Terjadi proses kongregasi, distribusi, dan orientasi

Anafase 1: kromosom yang telah mengalami crossing over memisahkan diri ke kutub yang berlawanan

Telofase 1: terjadi sitokinesis, terbentuk 2 sel dengan jumlah kromosom yang haploid (n)

MEIOSIS II

Profase 2: sering ke fase berikutnyaMetafase 2, anafase 2, telofase 2 = fase

pada mitosis. Hasil akhir: 4 buah sel haploid

Anafase 2: terjadi pembelahan sentromer dan bergerak ke kutub yang berlawanan

Telofase 2: terjadi pengelompokkan kromosom yang haploid menjadi nukleus

AMITOSIS

Pembelahan sel pada bakteri (prokariota), sel kanker, tanpa melalui tahapan tertentu (profase s.d. telofase), tetapi melalui pembelahan binair oleh materi hereditas tidak terkemas di dalam inti

Pertumbuhan sel kanker terjadi karena kegagalan dalam kontrol siklus sel

Cell Junctions

Junction sel terdapat dalam tiga tipe dgn fungsi berbeda yi : 1. Adhesive junction, menjaga sel pada posisinya yg tetap dalam jaringan 2. Tight junction, menutup ruang diantara sel dan menghambat aliran molekul dan ion melewati ruang ekstraseluler 3. Gap atau comunication junction, menyusun saluran terbuka yg memungkinkan ion dan mol. Kecil mengalir langsung dr satu sel ke lainnya

Pertanyaan

Apa molekul sinyal endokrin?Suatu sel mensekresikan molekul, dan

molekul tersebut bekerja/berpengaruh terhadap sel itu sendiri atau sel-sel lain yang sejenis disebut apa?

Pada meiosis, kromosom berkurang menjadi berapa?

Junction yang menjaga sel pada posisinya yg tetap dalam jaringan disebut?

Cell mediators

Mediator

Berasal dari sel Berasal dari protein plasma

Mediator Kimia Inflamasi

Dari Sel Dari Protein PlasmaVasoactive Amines

Eicosanoids

PAF

Cytokines

Chemokines

ROS

NO

Lysosomal Enzymes of Leukocytes

Neuropeptides

Mediator Kimia Inflamasi

Dari Sel Dari Protein Plasma

Complement

Coagulation and Kinin Systems

Mediator yang dihasilkan oleh selDihasilkan oleh sel :

◦Makrofag◦Sel Mast◦Sel Endotelial◦Leukosit

Vasoactive Amines

Histamine &

Serotonin

Vasoactive Amines

Merupakan mediator pertama pada reaksi inflamasi akut.

Mediator yang sudah ada di dalam granula sekretoris.

Histamine Sumber: beberapa jenis sel, terutama sel mast,

basofil, dan platelet.

Efek: Dilatasi arteriolar

Peningkatan permeabilitas vaskuler Aktivasi endotelial

Diinaktifasi oleh :Histaminase

Histamine.

NHN

CH2CH2NH2

Histamine

Penyebab pelepasan histamin :1. Cedera fisik2. Reaksi imun3. Komplemen C3a dan C5a (anafilaktosin)4. Neuropeptida (Substansi P)5. Sitokin tertentu (IL-1 dan IL-8)

Serotonin(5-HT)

Sumber:Platelets

Cara Kerja:Mirip dengan histamin

Stimulus:Aggregasi Platelet

5HT; serotonin.

NH

HO CH2CH2NH2

Eicosanoids

Eicosanoids=

Metabolit Arachidonic Acid (AA)=

Prostaglandins (PG),Leukotrienes,Dan Lipoxins

Eicosanoids

Sering dianggap sebagai hormon, tetapi berbeda dengan hormon karena :

1. Diproduksi di semua jaringan, tidak khusus di kelenjar tertentu.

2. Bekerja lokal

Penghancuran spontan atau secara enzimatis.

Waktu paruh pendek

Eicosanoids

Sumber :Leukocytes

Sel MastSel Endothelial

Platelets

Arachidonic Acid

20-carbon polyunsaturated fatty acid (4 ikatan rangkap)

Berasal dari dietary linoleic acidTerdapat di tubuh dalam bentuk ester,

sebagai komponen fosfolipid membran selDilepaskan dari fosfolipid dengan bantuan

fosfolipase.

Fosfolipid

Polar◦Hydrophylic head◦Hydrophobic tail

Interaksi dengan air

Metabolisme AA

Dua jalur enzimatik utama :

1. Cyclooxygenase Prostaglandins & Thromboxanes

2. Lipooxygenase Leukotrienes and Lipoxins

Mediator Kimia Inflamasi

Dari Sel Dari Protein PlasmaVasoactive Amines

Eicosanoids

PAF

Cytokines

Chemokines

ROS

NO

Lysosomal Enzymes of Leukocytes

Neuropeptides

Platelet Activating Factor(PAF)

Berasal dari fosfolipidMolekul bioaktif yang sangat potenSumber: membrane dari

Neutrophils, monocytes, basophils, sel endothelial, & platelets

Dihasilkan dari aktifitasPhospholipase A2

Bekerja melalui reseptor G-protein-coupled

PAF

Cara kerja: Aktivasi Platelet (aggregasi & degranulasi)

Vasoconstriksi Bronkhokontriksi Adhesi leukosit

Degranulasi leukosit Chemotaxis

Sintesis mediator lain misalnya Eicosanoids

Cytokines

PolipeptidaCara kerja:Terlibat dalam reaksi imun dan inflamasiBeberapa jenis sitokin menstimulasi sum-

sum tulang memproduksi lebih banyak leukosit.

Cytokines

Interleukins (IL)Tumor Necrosis Factor (TNF)ChemokinesInterferon-γ (INF- γ)

Inflamasi akut: IL-1, TNF, & chemokines

Inflamasi kronik:INF- γ & IL-12

TNF dan IL-1

Sumber :Makrofag yang teraktifasi

Sel MastSel Endotelial

Pencetus :Endotoksin Bakteri

Kompleks ImunProduk dari limfosit T (respon imun adaptif)

TNF dan IL-1

Cara kerja:Aktifasi Endotelial

Peningkatan ikatan dan rekrutmen leukositPeningkatan produksi sitokin lain

(chemokin) dan eikosanoid

Chemokines

Protein kecil Merupakan chemoattractants untuk

leukosit

Fungsi utama :1. Rekrutmen dan aktifasi leukosit pada

proses inflamasi

Reactive Oxygen Species

Disintesis melalui viaNADPH oxidase pathway

Sumber :Neutrophils dan Macrophages

Penyebab pelepasan :Mikroba

Imun kompleksSitokin

Nitric Oxide

Usia singkat TERLARUT Radikal bebas

Nitric oxide (NO; EDRF).H2N-CH.COOH

(CH2)3

NH

C

HN NH2

NO

Fungsi:1. Vasodilatasi2. Antagonis dari aktivasi platelet3. Reduksi rekrutmen leukosit4. Antagonis aktivasi platelet (adhesion,

aggregation, & degranulation)

Lysosomal Enzymes of Leukocytes

Leukosit :Neutrophils & Monocytes

Enzim:Protease asamProtease netral (e.g. elastase,

collagenase, & cathepsin)

Neuropeptida

Protein kecilDisekresi oleh serabut saraf terutama di

paru-paru dan GITMenginisasi respon inflamasiSubstansi P Transmisi sinyal nyeri Mengatur tonus pembuluh darah Mengatur permeabilitas vaskuler

NeuropeptidaTachykinins

- substance P- neurokinin A- neurokinin B- CGRP

Kinins:- bradykinin- kallidin

Pertanyaan

Apa mediator pertama dalam reaksi inflamasi?