MOLEKUL-MOLEKUL SISTEM HIDUP 11 Oktober 2018
MOLEKUL-MOLEKUL SISTEM HIDUP
11 Oktober 2018
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 strukturaldari 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
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
MAKHLUK HIDUP
BANYAK SEL
(MULTISELULER)
BERSEL SATU/TUNGGAL
(UNISELULER/MONOSELU
LER)
BERDASARKAN JUMLAH
SEL
BAKTERI, YEAST,
PROTISTA
TUMBUHAN, HEWAN,
MANUSIA,DLL
SEL BERDASARKAN
MEMBRAN INTI
SEL PROKARIOTIK
(TIDAK MEMILIKI
MEMBRAN INTI)
SEL EUKARIOTIK
(MEMILIKI MEMBRAN
INTI)
BAKTERI, MONERATUMBUHAN, 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
PROKARIOT 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 SELa b
c
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
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
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
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
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
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
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.
Bakteri Hewan Tumbuhan
Dinding sel Ada Tidak ada Ada
Membran plasma Ada Ada Ada
Nukleus Tidak ada Ada Ada
Nukleolus Tidak ada Ada Ada
Ribosom Ada Ada Ada
Retikulum endoplasma Tidak ada Ada Ada
Aparatus golgi Tidak ada Ada Ada
Lisosom Tidak ada Ada Tidak ada
Mitokondria Tidak ada Ada Ada
Kloroplas Tidak ada Tidak ada Ada
Sitoskeleton Tidak ada Ada Ada
Sentriol Tidak ada Ada Tidak ada
PERBANDINGAN SEL BAKTERI, HEWAN, DAN
TUMBUHAN