BLOK II BIOMEDIK /BIOLOGI MOLEKULER
oleh ; dr. Dumasari Hutabarat
BAGIAN ANATOMI HISTOLOGI FK-UISU MEDAN
BIOMEDIK/BIOLOGI MOLEKULER
Definisi ., ilmu yang mempelajari fungsi dan organisasi jasad hidup ( organisme ) di tinjau dari struktur dan regulasi molekuler atau komponen penyusunan nyaSuatu ilmu yang mempelajari organisasi, aktivasi dan regulasi gen pada aras molekul
Aspek Biologi Kehidupan Jasad hidup ; Jasad hidup selular Tersusun atas satuan unit sel Contoh ; jamur, hewan dan manusia . Jasad hidup non selular jasad hidup bersifat parasit obligat /menunjukkan ciri ciri hidup jika berada pada jasad hidup yang sesuai . Contoh ; Virus,bakteri.
Berdasarkan satuan dasar hidup , jasad hidup di bedakan - Jasad hidup bersel tunggal ( unicelular ) - Jasad hidup bersel banyak( multicelular)
Berdasarkan organisasi dan struktur rinci sel , maka jasad hidup selular dibedakan ; - Prokaryot sederhana ; pembagian ruang belum ada. - Eukaryot lebih teratur dan pembagian ruang sudah jelas . Eukaryot dapat dibedakan : - Eukaryot tingkat rendah - Eukaryot tingkat tinggi .
Sel Prokaryot
Sel sangat sederhana Struktur utama terdiri dari ; 1. Dinding sel 2.Membran plasma 3. Ribosom 4. Bahan genetik Inti sel tidak mempuinyai pembungkus Struktur DNA ,tidak terikat dengan histon
Sel Eukaryot
Organella yang penting ; Mitokhondria untuk energi selular Retikulum endoplasmik ,terdiri dari ; - Retikulum endoplasmik kasar ; berfungsi untuk proses sekresi protein dan tempat melekatnya ribosom . - Retikulum endoplasmik halus ; berfungsi untuk tempat detoksifikasi dan sintesis lemak . Badan golgi berperan dalam sintesis dan penyortiran protein .Vakuol tempat penyimpanan air .
EUKARYOT dan PROKARYOT
sel ?
Sel merupakan unit terkecil dari f ungsional suatu jaringan dan organ hidup
Robert Hooke (1635-!703 ) sel ,sebagai satuan dasar minimum suatu jasad hidup yang mampu melakukan perbanyakan diri (self duplication )
Sel adalah suatu satuan yang dinamis ,oleh karena mengalami perubahan Sel disusun oleh komponen kimiawi utama , yaitu protein ,asam nukleat ,lemak dan polisakarida .
Kenapa belajar mengenai sel ?
Hubungan dengan bidang ilmu lain Dasar dari biologi sel
Doktrin sel
Bahwa semua sel berasl dari sel yang sudah ada sebelumnya dan masing-masing sel mempunyai sistem kehidupan sendiri .
Struktur sel
Komponen : LIPID , PROTEIN.ASAM NUKLEAT danPOLISAKARIDA. Terdiri dari : Sitoplasma Inti sel ( nukleus ) Membran sel Selubung inti (nuclear membrane) Retikulum endoplasmik Mitokondria Ribosom Apparatus golgi ( kompleka golgi )
Lisosom
STRUKTUR SEL
STUKTUR SEL
Sitoplasma
Komponen terluar dari sel dan pemisah plasma membran ( plasmalema ) Membran plasma ,mrngandung protein integrin yang berhubungan dengan filamen sitoskeleton sitoplasma dan molekul ekstra sel Terdiri dari : matriks ( cytoplasmic matrix ) hyaliplasmic dan berisi {organel ,sitoskeleton dan deposit dari lipid,KH dan pigmen . Terbagi - ektoplasma perifer,sitoplasma dekat membran plasma.cairan lebih kental - endoplasma sebelah dalam dari ektoplasma,cairan lebih encer.
Molecular Organization of the Cell MembraneCell permeability Intracellular ion enviroment
Composition of Cell Membrane1. Lipid (40%) : - Phospholipid :* Phosphatidylcholine (lecithin) * Phosphatidylethanolamine (cephalin) - Sphingomyelin - Cholesterol 2. Proteins (55%) : a. Integral proteins usually they are insoluble in water solutions, are associated with lipid this proteins may be attached to oligosaccha rides forming glycoproteins b. Peripheral proteins are soluble in aqueous solutions, and are usually free of lipids 3. Carbohydrates (5%) oligosaccharide : - glycoproteins - glycolipids - glycocalyx
Cell_membrane_detailed_diagram.svg(SVG file, nominally 877 361 pixels, file size: 476 KB)
Two layer of phospholipids molecules self assemble so that their water soluble (hydrophilic) heads form the surface and interior of the membrane, and the water insoluble (hydrophobic) tails face each other.
Hydrophobic tails
Hydrophilic heads
Pergerakan materi menembus membran sel
Prinsip dasar : * TRANSPORT PASIF * TRANSPORT AKTIF Mekanisme transport pasif ; difusi dialisis osmosis difusi terfasilitasi filtrasi
Dinding sel
Bakteri mengandung protein,lemak dan polisakarida Berdasarkan komposisi dinding sel nya ,maka bakteri dapat di kelompokkan menjadi bakteri gram positip dan gram negatif . Bakteri berkapsul , fungsinya ; sebagai pelindung sel terhadap tekanan osmotik dan mekanik dan memberikan bentuk .
Membran plasma
Terdiri dari lemak dan protein Berfungsi sebagai selaput sel , semipermiabel. Bakteri gramPositif membran plasma membentuk lipatan Mesosom. Bagian yang menghadap sitoplasma mesosom, berasosiasi dengan DNA.
Ribosom
Terdiri atas protein dan molekul RNA ( ribo nucleeic acid ) Berfungsi dalam proses translasi ( sintesis protein ) Prokaryot mempunyai bahan genetik tambahan , disebut plasmid .Eukariot sub unit RNA ,di nukleus,di mana proteinnya di buat di sitoplasma inti dan bergabung dengan rRNA.
Ribosom
sifat basofilik banyak gugus fosfat sebagai unsur rRNA mRNA poliribosom dan pembawa sandi untuk urutan asam amino ( aa ) dari protein yang di bawa sel Pliribosom yang melekat membran RE,melalui sub unit besar menerjemah mRNA
Retikulum endoplasma
Merupakan jalinan saluran dan kantung yang saling beranastomose yang dibentuk oleh membran dan membentuk ryang sisterna (sistem membran )Ada 2 : 1. Retikulum endoplasma kasar = RER (rough endoplasmic reticulum )
2.Retikulum endoplama halus = SER(smooth endoplasmic reticulum )
Retrikulum endoplama kasar /RER : Sekresi protein ,cth : sel asini panjkreas sekresi enzim pencernaan ,fibroblas ( kolagen ),dan sel plasma ( imunoglobulin ) Mempunyai poliribosom ciri dari RER Disusun oleh sisterna gepeng yang menyerupai kantung Fungsi : - memisahkan protein yang tidak digunakan di sitosol - sintesis fosfolipid,perakitan protein dan modifikasi proses translasi dari polipeptida yang baru di bentuk .
Retikulum endoplasma halus /SER
Tidak memiliki poliribosom membran halus Sisterna tumpukan saluran yang saling berhubungan ,bentuk dan ukuran bervariasi Mempunyai kemampuan fungsional khusus,cth :- sel korteks adrenal hormon steroid Banyak dijumpai di sel hati oksidasi,konjugasi dan metilasi Sintesis fosfolipid semua membran. Mengandung enzim glukosa- 6-fosfatase.
MITIKONDRIA
mitokondria sebagai butiran-butiran kecil seperti benang dan dapat bergerak aktif serta dapat membelah diri tanpa diikuti oleh pembelahan sel. Pembelahan mitokondrian diperkirakan melalui pembelahan yang sangat sederhana yakni pembelahan Amitosis (Altman,1980 )
Bentuk bervariasi ,tergantung dari aktivitasnya dan panjangnya 2 3 mikron
Mitokondria..
Mikroskop 2 lapisan 1. membran luar ( outer membrane ) 2. membran dalam ( inner membran ) Diantara ke -2 membran cairan dan merupakan tempat terjadi siklus creb Membran dalam membentuk lipatan lipatan kearah dalam ( krista ) dan ini tergantung pada aktivitas krista Membran dalam partikel partikel dsn tempat berlangsung proses oksidasi reduksi, posforilasi oksidatif dan pembentukan ATP.
Membran dalam ion ion, seperti Ca,P ,Mg yang berguna untuk keseimbangan ion di dalam sel. Juga terdapat enzim sitokrom dan flavoprotein yang mengandung ion Fe untuk mengatur respirasi, ( enzim respirasi ) Koenzim Q dan Oksidatif posforilasi. Matriks,di jumpai enzim kreb ( Krebcitic acid cycle enzymes ) ,enzim untuk sintesis protein / lipid dan DNA ,RNA untuk pembelahan sel
MITOKONDRIA
MITOKONDRIA
Apparatus golgi /golgi kompleks
Bentuk pipih seperti jala Bagian yang memenjang sakkulus Letaknya pada semua sel,tidak sama.cth - kelenjar dekat inti - saraf mengelilingi inti - kel.pankreas tidak tetap Golgi kompak ( dewasa ) menghadap kutub bebas sel dan melepas butir butir dan berwarna cerah butir golgi ( golgi granul )/ vakuola golgi atau vesikel pemindah Butir butir makin lama makin gelap butir zimogen
Fungsi
tempat proses sintesis tempat pemekatan (membentuk struktur protein) tempat proses penambahan gugus/senyawa tempat penyimpanan sementara hasil produk
Apparatus golgi
LISOSOM
Tempat pencernaan intrasel dan pergantian komponen sel Aktifitas ; fagositik ,mis : makrofag ,leukosit dan neotrofil ) mengandung berbagai enzim , terutama :enzim asam fosfatase , ribonuklease,deoksiribonuklease,protease lipase dan glukoronidase Bentuk : bulat, : 0,05 0,5m ,bergranul yang merata Membran pembungkus enzim litik(lisosom) dari sitoplasma Lisosom primer tidak terlibat proses pencernaan Lisosom sekunder terlibat proses pencernaan
PROTEOSOM
Kompleks protease multipel mencerna protein yang akan di hancurkan dengan melekatkan pada ubiquitin ( protein kecil ,76 asam amino ) Memiliki sebuah partikel inti berbentuk seperti tomg tdd 4 cincin yang saling bertumpukan,di mana setiap ujung partikel inti terdapat sebuah partikel pengatur yang mengandung ATP-ase dan mengandung ubiquitin.
PEROKSISOM ( Badan Mikro )
Mengatur oksigen di dalam sel ,metabolik ,proses detoksifikasi daalam sel dan pemecahan asam lemak menjadi asetil co-enzimA
SITOSKELETON Jaringan kompleks yang tdd : mikrotubulus,filamen aktin ( mikrofilamen) dan filamen intermediat Suatu protein dan memberi bentuk pada sel Berfungsi untuk pergerakan sel. Mikrotubulus Ditemukan dalam tonjolan sitoplasma silia dan flagella,fungsinya menyaring cairan dari permukaan sel. Garis tengah : luar 24 nm,panjang ,bervariasi
SITOSKELETON
Microtubule Suatu heterodimer yang terdiri atas molekul tubulin alfa dan beta yang tersusun dari asam amino. Interfase ,berperan dalam pembentukan kerangka sel mempertahankan bentuk sel Pada sel saraf (axon) mikrotubulus disebut juga Neurotubulus dengan ukuran sedikit lebih besar dari pada neurofilamen yang berjalan longitudinal Neurotubulus berfungsi untuk pertumbuhan penjuluran sel saraf yang sedang berkembang, begitu pula untuk membantu transport berbagai organel dari perkarion ke tepi.
Filamen aktin ( Mikrofilamen ) - aktivitas kontraksi - aktin dan miosin protein otot ,filamen halus dengan 5 7 nm Sel , dapat tersusun dalam berbagai bentuk : 1. otot rangka mikrofilamen dalam berkas parasikral dan berintegrasi dengan filamen miosin tebal ( 16 nm) 2. korteks sel mikrofilamen membentuk selubung tipis dan berhubungan denhan aktivitas : endositosis, eksositosis dan migrasi sel.
3. berperan dalam menggerakkan komponen sitoplasma 4. berhubungan dengan miosindengan membentuk cincin filamen,konstruksinya menimbulkan pembelahan sel 5, pola yang tidak teratur pada sitoplasma kebanyakan sel
Filamen intermediat
Ukuran sedang , 10 12 nm , Terdiri dari : - Keratin ,tdd 20 protein dan di jumpai pada epitel ( lapisan epidermis ,kuku ,tanduk dan sisik ) - Vimentin karakteristik dari sel mesenkim ( suatu jaringan embrional ),protein tunggal ( 50 58 kDa ) dan dapat berpolimerisasi dengan desmin.
Filamen intermediat.- Desmin
( skeletin ) ditemukan pada otot polos dalam garis Z pada otot rangka dan otot jantung ( 53 55 kDa ) - Filamen glia ( protein asam fibrilar glia ) khas untuk astrosit,tidak dijumpai pada neuron - Neurofilamen tdd 3 polipeptida , BM tinggi ( 68,140 dan 210 kDa ) ,memiliki stuktur kimia dan peran yang berbeda beda pada fungsi sel
INTI SEL ( NUKLEUS )
sebagai pusat pengatur aktivitas sel, Bentuk inti umumnya berbentuk mendekati bulat, tapi pada sel neutrofil (polinuklier) intinya terlihat bergelambir. Dikelilingi sitoplasma ,yang berfungsi sebagai tempat metabolisme. Mengandung perangkat molekular untuk replikasi DNA .
Tempat sintesis RNA ada 3 , yaitu : ribisom RNA ( r.RNA ) , messenger RNA (mRNA ) , trnsfer RNA ( tRNA ). Komponen ,selaput inti, kromatin,nukleolus dan matriks , Sel kanker ,benruk inti sel tidak teratur.
Selaput inti
Dikelilingi oleh 3 unit membran paralel yang di pisah kan oleh celah sempit sisterna polinuklear Membran lamina fibrosa, suatu protein yang ikut menstabilkan selaput inti ,ttd 3 protein utama : lamina A ,B san C . Pori pori inti penggabungan membran luar dan dalam , tidak terbuka dan memperlihatkan kompleks pori pori ,berbtk segi -8 dan tdd > 100 protein. Sifat selaput inti ,semipermeabel
Selaput.
Fungsi pori pori tempat pertukaran zat antara inti dan sitoplasma ,tempat lewatnya ion dan molekul dengan diameter sampai 9nm tanpa harus menggunakan energi, Molekul > 9nm energi adenosin trifosfat ( ATP ) melalui 2 tahap : 1 ) protein dengan atau lebih lokasi sinyaln inti terikat pada protein sitoplasma yang spesifik,akan menghasilkan st kompleks,tanpa energi 2 ) protein dengan lokasi sinyal inti di pindah kan ke inti menggunakan energi dari ATP.
Kromatin Dalam inti ,tidak membelah, pada dasarnya merupakan suatu kromosom dengan derajat gelungan yang berbeda beda . Berdasarkan derajat kondensasi dibedakan 2 jenis kromatin : 1) Heterokromatin : - tampak sebagai granul kasar ( mikr. Elektron ),dengan mikr.cahaya gumpalan basofilik 2) Eukromatin : - tampak sebagai granul halus
kromatin Berdasarkan penyebaran 3 daerah : 1) Kromatin tepi: berupa granul-granul di sekitar karioteka interna 2) Lempeng-lempeng kromatin: letaknya tersebar di antara dinding inti dan nukleolus 3) Kromatin pembungkus nukleolus: letaknya mengelilingi nukleolus Terdiri atas untaian DNA yang terikat pada protein (histon) Unit dasar kromatin nukleosom,tdd : 4 jenis histon yang pusatnya masing masing tdd 2 histon
NUKLEOLUS
Nukleolus disebut juga Plasmosum Plasmosum bentuknya bulat berjumlah 1 4. Nukleolus kaya akan RNA, DNA, dan protein, merupakan tempat materi genetik (Gen)/DNA. Dengan menggunakan mikroskop elektron , 3 zona : 1) pars Granulosa, 2) pars Fibrosa, dan 3) Pars Kromosomal
Pars Granulosa dan Pars Fibrosa kaya dengan Ribonukleoprotein yang merupakan prekursor ribosum yang akan dibentuk, sedangkan pars Kromosomal kaya dengan DNA. RNA-ribosomal (rRNA) di daerah pars kromosomal diubah dan disimpan sementara di daerah pars Fibrosa dan selanjutnya diteruskan ke pars Granulosa sebelum akhirnya dilepaskan ke dalam sitoplasma
MATRIKS INTI
Komponen yang mengisi ruang antara kromatin dan nukleoli di dalam inti Terdiri atas protein ,metabolit dan ion Lamina fibrosa selaput inti bagian dari matriks , membentuk kerangka inti membantu pembentukan basa protein ,tempat untai DNA terikat.
Pertumbuhan dan Pembelahan sel
Pertumbuhan sel, adalah hasil sintesis biokimiawi dari protoplasma Terjadi penambahan jumlah protoplasma pada sel. Pembelahan sel, sel induk membelah dan masing masing sel anak menerima satu sel kromosom sel induk Pembelahan sel duplikasi memanjang dari kromosom di bagikan ke sel anak .
Pembelahan..
Pembelahan sel melalui 3 cara yaitu: Pembelahan Amitosis Pembelahan Mitosis Pembelahan Miosis Pembelahan Amitosis pembelahan secara langsung Pembelahan Mitosis menghasilkan dua sel anak yang sama persis dengan sel induk dan sifat genetiknya juga sama
Mitosis adalah manifestasi nyata dari pembelahan sel yang berperan penting dalam multiplikasi sel
Mitosis.. Replikasi DNA Berlangsung secara kontinu , kecepatan berbeda beda Kecepatan yang berbeda pada mitosis ,di pengaruhi oleh : jenis kelamin .jenis organ . Suhu dan faktor fisiologis individu 5 tahap ,tdd : Propase ,Metapase ,Anapase ,Telopase dan Interpase Siklus sel -
Cyclin Cyclin Dkinase
Normal cell proliferation is modulated by cell cycle regulation.
Meiosis
Meiosis hanya terjadi pada fase reproduksi seksual atau pada jaringan nuftah terjadi pasangan dari kromosom yang homolog serta terjadi pengurangan jumlah kromosom induk terhadap sel anak terjadi dua kali periode pembelahan sel, yaitu pembelahan I (meiosis I) dan pembelahan II (meiosis II)
pada pembelahan meiosis I dan II, terjadi fasefase pembelahan seperti pada mitosis. dikenal adanya profase I, metafase I, anafase I , telofase I, profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II pada meiosis, satu sel induk akan menghasilkan empat sel baru, dengan masingmasing sel mengandung jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk.
