Assalamualaikum,wr.wb

ORGANISASI SELULER

TRISNAWATI, S.Si, M.KesDEPT. BIOLOGIFK UMP

Learning Objectives

Mahasiswa dapat:

Menjelaskan organisasi seluler Menjelaskan macam-macam tipe

organella Menjelaskan struktur & fungsi organella

Learning Contentsa. Organisasi seluler b. Struktur& fungsi organella sel prokariotikc. Struktur& fungsi organella sel eukariotik:

Ribosom Retikulum Endoplasmik Aparatus Golgi Mitokondria Lisosom Cytoskeleton Vesicle Vakuola Sentriol

Organisasi seluler

Organisme dibagi menjadi dua, yaitu:

a.Organisme seluler (bakteri,jamur, tumbuhan, hewan,manusia)

b.Organisme non seluler (virus,bakterifag)

Organisme seluler dibagi :Organisme uniseluler:

Prokariot Hanya bakteri dan archea Eukariot Protista, jamur, tumbuhan tingkat rendah

Organisme multi seluler : Eukariot Tumbuhan tingkat tinggi, hewan dan

manusia

Beda uniseluler dan multiseluler

Uniseluler:

Satu sel merupakan satu individu

Multiseluler:

Satu sel merupakan hanya sebagian kecil dari individu lengkap

Organisme seluler

Ada 5 Kingdom organisme hidup.Monera Protista PlantaeFungiAnimalia

Sel Prokariotik

Bahasa Yunani ‘Pro’ : sebelum dan ‘karyon’: kernel/nukleus

Materi genetik ‘nukleoid’, tanpa membran pemisah

Kingdom Monera Hanya bakteri dan archea

a. Archaeabakteria (sifat molekul lebih menyerupai eukariot)b.Eubakteriac.Sianobakteria (ganggang biru)

Bakteri

Sel terkecil ‘mikoplasma’ Diameter 0,1 – 1,0 µm Paket terkecil dari DNA yang memprogram

metabolisme Bentuk:

- bacillus- coccus- spirilum- coma

Struktur dan Fungsi Prokariot

Struktur Prokariota. Dinding sel. Mempunyai :

Kapsul Flagella pilli

b. Membran sel/plasma membran

c. Beberapa membran internal/terspesialisasi

d. Sitoplasma dengan Ribosom dan mesosom

e. Kromosom bakteri

f. Plasmid

Dinding Sel Kaku dengan tebal sekitar 10 nm Tersusun atas peptidoglikan yang terdiri dari polimer

gula yang diikat silang dengan polipeptida pendek dan lemak

Pelindung terhadap tekanan osmotik dan mekanik. Memberi bentuk sel Bakteri gram positif :

Dinding sel lebih sederhana Peptidoglikan lebih banyak

Bakteri gram negatif : Peptidoglikan sedikit, lebih komplek Membran paling luar mengandung lipopolisakarida , sifat

toksik, melindungi dari sistem pertahanan inang Lebih resisten terhadap antibiotika

Gb: bakteri gram negatif & gram positif

Dalam kondisi lingkungan yang berbahaya, beberapa bakteri membentuk kapsulcontoh: Clostridium sp

Pada bakteri yang mudah bergerak memiliki flagella dan pilli

Plasma Membran

Terdiri atas campuran lemak dan protein Sifat semipermeabel yg mengatur keluar

masuknya molekul dan ion-ion Membran internal/terspesialisasi :

Merupakan membran plasma yg terlipatMempartisi sel menjadi ruang-ruangMelakukan fungsi metabolisme

Secara umum terdiri dari satu fosfolipid lapis ganda “lipid bilayer”

3 molekul lipid:

fosfolipid (terbanyak), kolesterol dan glikolipid Setiap membran sel unik, spesifik sesuai

fungsinya

contoh: proses respirasi

Sitoplasma

Disusun oleh cairan yg berisi air dg berbagai senyawa kimia,tempat berlangsungnya reaksi metabolisme

a. 75-85% air

b. matriks (sitosol)

c. sitoskleton

d. karbohidrat, lipid dan protein

Komponen sel: Organela

kesatuan substansi hidup yang berperan penting dalam metabolisme sel

Inklusio atau paraplasma

kesatuan substansi mati dalam sel, contoh: metabolit sel

Ribosom

Kurland, 1972 dalam sel prokariotikPartikel kecil mengandung protein dan RNABerfungsi dalam proses sintesis proteinTerdapat bebas dalam sitoplasmaOrganel sejati pada prokariotik

Mesosom

Berperan dalam respirasi sel prokariotik Respirasi aerob dan anaerob Penyuplai energi bagi sel

kromosom

Tersusun dari DNA yang dikemas bersama dengan protein dan RNA “nukleoid”

PlasmidGen sirkuler ekstra Kromosomal Cincin DNA hanya berisi beberapa gen

Nutrisi dan Metabolisme

Prokariot dikelompokkan menjadi :

a. Autotrof

terdiri dari fotoautotrof dan kemoautotrof

b. Heteretrof

terdiri dari fotoheterotrof dan

kemoheterotrof

Autotrof

a.Fotoautotrof: Sumber energi cahaya Sumber karbon CO2 Alat metabolisme : membran internal Jenis organisme : cyanobacteria

b. Kemoautotrof. Sumber energi : bahan kimia anorganik Sumber karbon : CO2 Jenis organisme : sulfobolus

Heterotrof

c. Fotoheterotrof Sumber enegi cahaya Sumber karbon senyawa organik Jenis organisme prokariot tertentu

d. Kemoheterotrof Sumber energi dan sumber karbon dari senyawa organik, Meliputi :

saprofit : menyerap nutrien dari sisa bahan organik . parasit : menyerap nutrien dari inang yg masih

hidup

Perbedaan Sel Prokariot dan Sel Eukariot

  Prokaryotes Eukaryotes

Tipe organisme Bacteria, archaea protista, fungi, plants, animals

Ukuran ~ 1-10 μ ~ 10-100 μ (sperm cell, apart from the tail, are smaller)

Nukleus Nucleoid region; no real nucleus

real nucleus with double membrane

DNA circular (usually) linear molecules (chromosome) with histone proteins

RNA/sintesis protein coupled in cytoplasmRNA-synthesis inside the nucleusprotein synthesis in cytoplasm

Ribosom 50S+30S 60S+40S

Sitoplasma very few structures highly structured by endomembranes and a cytoskeleton

Pergerakan sel flagella made off flagellins flagella and cilia made of tubullins

Mitokondria none one to several dozen (though some lack mitochondria)

Kloroplas none in algae and plants

Organisasi seluler

usually single cellssingle cells, colonies, higher multicellular organisms with specialized cells

Reproduksi selBinary fission (simple division)

Mitosis (fission or budding)Meiosis

Eukariotik

Organisme dengan karioteka Fungsi spesifik untuk setiap sel, dalam hal

regulasi sel

Sel eukariotik memiliki:

a membran melindungi dan penghubung sel

dengan lingkungannya Mengatur transportasi substansi sel

selektif permeabel, transport aktif Reseptor terhadap lingkungan

eksternal

b. Sitoplasma

c. Nukleus

material genetik:

1. DNA

2. RNA

d. Komponen sub seluler : organel

Sel eukariotik

Gambar 1. sel eukariotik dengan sub seluler organel

Organel-organel pada sel eukariotik

Organelles:(1) nukleoulus(2) nukleus(3) ribosom (4) vvesikel(5) RE kasar(6) Golgi apparatus (7) cytoskeleton (8) RE halus (9) mitokondria(10) vakuola(11) sitosol (12) lisosom(13) sentriol

Retikulum Endoplasmik (RE) RE

Tubulus antar membran vesikel cisterna

Translasi protein, berupa lipatan dan berperan dalam transportasi protein:

1. Membran sel transmembran reseptor pada protein integral lainnya

Lanjutan…Retikulum Endoplasmik (RE)

2. Eksositosis dalam sel, contoh: sekresi enzim pencernaan

3. Penyimpanan kalsium

4. Penghasil dan menyimpan glikogen, steroid, dan makromolekul

Struktur Retikulum Endoplasmik

1. Nucleus2. Nuclear pore 3. Rough endoplasmic

reticulum (rER) 4. Smooth endoplasmic

reticulum (sER) 5. Ribosome on the rough ER

6. Proteins that are

transported 7. Transport vesicle 8. Golgi apparatus 9. Cis face of the Golgi

apparatus 10. Trans face of the Golgi

apparatus

11. Cisternae of the Golgi apparatus

Terdapat tiga macam bentuk:Rough endoplasmic reticulum (rER)

Smooth endoplasmic reticulum (sER)

Sarcoplasmic reticulum

Lanjutan….

Rough Endoplasmic Reticulum (rER)

Membran rER:Berhubungan dengan membran plasma dan

membran eksternal

Membran sel dengan saluran untuk tranportasi protein

Bersama-sama dengan aparatus golgi mensintesis protein

Smooth Endoplasmic Reticulum (sER)Fungsi:

Metabolisme dalam sel Sintesis lemak phospholipids & cholesterol plasma membrane

Metabolisme karbohidrat, cth: di Hati Konsentrasi kalsium Cadangan ion kalsium dalam sel otot Reseptor membran sel protein Menawarkan racun dan obat

Smooth Endoplasmic Reticulum (sER)

Beberapa sel :Terdapat bagian sel yang

menyerupai sERMemproduksi dan menyimpan

beberapa macam enzim

Sarcoplasmic Reticulum

sER yang khusus Terdapat di dalam striated Sarcoplasmic reticulum berfungsi

dalam penyimpanan dan pompa ion kalsium

Golgi Apparatus

Aparatus golgi=komplek golgi=diktiosom (Camillo Golgi)

Berfungsi dalam proses sintesis dan penyimpanan makromolekul: protein dan lipid

Golgi apparatus

The cisternae stack has five functional regions:

a. the cis-Golgi network

b. cis-Golgi

c. medial-Golgi

d. trans-Golgi

e. trans-Golgi network 8. Golgi apparatus 9. Cis face of the Golgi

apparatus 10. Trans face of the Golgi

apparatus 11. Cisternae of the Golgi

apparatus

Golgi apparatus

Vesikel pada RE berdifusi dengan cis-golgi (via the vesicular-tubular cluster)

Pada bagian lain terdapat berragam enzim

yang termodifikasi

Mensintesis sel dengan bermacam-macam makromolekul

Aparatus golgi: Modifying Sorting Packaging

substansi Sekresi sel/eksositosis dalam sel

Modifikasi protein yang ditransport oleh rER Berperan dalam transportasi lipid Sintesis lisosom

Glikosilasi dan fosforilasi dengan menghasilkan enzim cisternae dengan karbohidrat dan posphat

Mannosa-6-phosphat yang terdapat dalam golgi menghasilkan protein yang berperan di lisosom

Dalam sintesis karbohidratSintesis GAGs dan proteoglikan

lycosaminoglycans (GAGs) : polisakarida

lycosaminoglycans (GAGs) the Golgi ER then attaches to a protein synthesized to form the proteoglycan

Proteoglycans : matrik ekstraselulerEnzim di dalam komplek golgi merupakan

polimer dari GAGs melalui daur xylose Proteoglycans dapat memberikan petanda

dalam proses sekresi

Molekul fosforilasi dalam sintesis ATP di lumen golgi : casein kinase Apolipoprotein

phosphorylated

Golgi VLDL (blood serum)

The phosphorylation of these molecules to help their sorting blood serum

Di dalam sel dan antar sel di retikulum endoplasma atau golgi tersusun atas: trans-golgi network (TGN)

3 macam vesikel:1. Eksositosis: extracellular

produksi plasma B selantibody

2. Sekresi

regulasi neurotransmiter dalam sel neuron

3. Lisosom

pencernaan intrasel, seperti enzim pencernaan

Lisosom

Lisosom berasal dari kata ‘lysis’ : destruksi, dan ‘soma’ : body

Kantung terikat membran dari enzim hidrolitik untuk mencerna makromolekul

Lisosom

Lisosom

Dalam enzim pencernaan : hidrolase Pencernaan intraseluler Stabil di pH 4,8 (pompa proton dan

ion Cl) Di sintesis di badan golgi

Beberapa contoh enzim:AmilaseLipaseDisakarasesukraseProteaseNucleasePhosphatase

Fungsi :1. Pencernaan intrasel

phagositosis autolisis Autophage

Pencernaan bakteri asing yang masuk ke dalam sel

2. Regenerasi membran plasma

3. apoptosis seperti pada reduksi selaput pada jari fetus (3-6 bulan)

4. Penyembuhan luka

Relevansi pada klinik Tay-Sachs disease

Enzim pencerna lipid hilang atau inaktif, dan otak dirusak oleh akumulasi lipid dalam sel

Pompe's diseaseHati dirusak oleh akumulasi glikogenkarena ketiadaan enzim lisosom untuk memecah polisakarida

Dapat diklasifikasikan menjadi: Mucopolysaccharidoses GM2 gangliosidoses Lipid storage disorders Glycoproteinoses Mucolipidoses Leukodystrophies

Masa depan, teknik penyisipan gen???

Vakuola

(10) vakuola

(11) sitosol

(12) lisosom

(13) sentriol

Vakuola kompartemen pembangun membran

Vakuola

Bagian dari proses :1. Eksositosis

sekresi prohormon menjadi hormon di aparatus golgi

2. Membersihkan bahan sisa buangan

3. Endositosis

Beberapa endositosis : 1. Phagositosis

2. Pinositosis

3. Perubahan Hydropic ( vacuolar) Mengidentifikasi berbagai macam kondisi patologis seperti pada hypoperfusion pada ginjal selama dilakukan operasi jantung terbuka

RibosomBerfungsi dalam:

1. Sintesis protein

2. Dimiliki oleh semua makhluk hidup

Ribosom: Ribosomal RNA ( rRNA) Ribosomal protein,

Ribonucleoprotein atau RNP

(1) sub unit besar

(2) sub unit keci

Struktur ribosom

( A) subunit kecil( B) subunit besarTampak depan dan

Sisi( 1) Kepala.( 2) Platform.( 3) Dasar.( 4) Punggung bukit.( 5) Bengkak pusat. ( 6) Punggung.( 7) Tangkai.( 8) Depan.

Dalam larutan Mg2 dengan konsentrasi rendah, ribosom Eukariotik sedimen pada 80S sucrose gradien dengan subunit besar 60S & subunit kecil 40S

Subunit besar 60S t.d :

- 5S RNA (120 nucleotides)

- 28S RNA (4700 nucleotides)

- 5.8S subunit (60 nucleotides)

- ~ 49 protein Subunit kecil 40S t.d :

- 1900 nucleotide RNA

- dan ~ 33 protein

Subunit Eukariotik satu atau tiga molekul RNA yang sangat besar ( rRNA) dan berbagai molekul protein lebih kecil

Protein diletakkan kembali permukaan dan nampak dalam struktur yang stabil

Ribosom: Kloroplas dan mitokondria pada sel

eukariotik terdiri dari: Besar ( 35S) dan kecil ( 25S)55S

Ada dua jenis ribosom:1. Ribosom Bebas 2. Polisom

Ribosom Bebas

didalam sitoplasma

Sintesis Protein

Hb dalam sel darah

ribosom membran

Perbedaan antara ribosom eukariotik dan prokariotik dalam bidang farmakologi :

Untuk menciptakan zat pembunuh kuman yang dapat menghancurkanbakteri tanpa merugikan sel :

struktur Bakteri : 70S antibiotik : 80S

Ribosom Bakteri

tRNA yang cocok masuk kedalam satu binding site antara anticodon base-pairsnya dengan satu codon mRNA

Pada Lokasi P akan memegang tRNA dan menumbuhan polypeptide

Pada Lokasi A akan memegang tRNA yang membawa asam amino yang berikutnya untuk ditambahkan kepada rantai polypeptide

Membebaskan tRNA melalui lokasi E

Fungsi Ribosom

Penggabungan mRNA ( 1) dengan sebuah ribosome ( 2) masuk ke rantai polypeptide ( 3).

mRNA mulai dengan codon awal ( AUG) dan mengakhiri dengan suatu ujung codon ( UAG).

Dalam ganbar ini, kedua subunit ribosomal ( besar dan kecil) terakit pada codon awal ( ke arah 5' dan berakhir pada mRNA). Ribosome menggunakan tRNA yang cocok dengan codon pembawa ( Triplet) pada mRNA untuk menambahkan satu asam amino pada ranta polypeptide. Proses ini dilaksanakan untuk masing-masing triplet pada mRNA, sementara itu ribosome bergerak ke arah akhir mRNA 3'. Umumnya pada sel bakteri, beberapa ribosomes bekerja secara paralel pada mRNA tunggal, membentuk apa yang kita sebut sebagai polyribosome atau polysome.

MitokondriaYunani Mitos = benang / ulir Khondrion = butir halus Selaput menyelimuti

organel Fosforilasi oksidatif “power

of house” Berisi DNA & ribosom 1-10 µm ± 2000buah/cell ( 1/5 total

volume sel)Electron micrograph of a mitochondrion showing its mitochondrial matrix and membranes

Struktur mitokondria

Membran ganda :Selaput bilayer phospholipids & protein

Terdiri atas 5 kompartemen : Membran sebelah luar Ruang antar membran Membran sebelah dalam Cristae Matriks

Membran luar mitokondria

Menyelubungi organella secara keseluruhan Rasio protein : phospholipid 1:1 Berpori-pori Permeable membran

Ruang antar membran mitokondria

Transport aktif transport protein melalui membran (molekul besar)

Mengandung enzim dengan aktivitas berbeda :1. sintesis asam lemak2. Degradasi tryptophan3. Oksidasi epinephrine ( adrenaline)

Membran dalam mitokondria

Mempunyai ratio protein-phospholipid berat (> 3:1 )

Kaya akan Cardiolipin yang pada umumnya merupakan karakteristik selaput plasma bakteri

Tidak berisi porin Sangat tidak permeabel ion & molekul

Transport membran yang spesial

Membran dalam mitokondria

> 100 macam polypeptides berbeda Mengandung protein 4 jenis fungsi:

1. Oksidasi seluler

2. Sintese ATP

3. Tranportasi spesifik Protein ( metabolite ke dalam dan ke luar dari matriks)

4. Mesin mengimport Protein

Cristae sebagai area memperluas permukaan yang berhubungan dengan sintesis ATP

Contoh :a. Mitochondria hati cristae : sekitar 5 kali membran sebelah luar

b. Sel otot cristae lebih banyak dari mitochondria hati (permintaan lebih besar terhadap ATP)

Matriks mitokondria

Ruangan yang terdapat diantara membran sebelah dalam

Mengandung campuran yang sangat pekat dan terdiri dari beratus-ratus macam enzim dengan fungsi:

Oksidasi asam piruvat dan asam lemak, dan siklus Krebs

Image of cristae in rat liver mitochondrion

Mengandung : Ribosom, tRNA, dan beberapa salinan MITOCHONDRIAL DNA genome

Memiliki materi genetik, dan sarana pembuatan RNAs dan proteinnya sendiri. (Sintesis protein).

Fungsi Mitokondria

Konversi material organik ke dalam energi selular

Pyruvate decarboxylation Siklus citric acid/siklus Krebs Transportasi elektron

jika terjadi secara prematur pegurangan O2 oleh elektron dalam persetase yang kecil akan membentuk radikal bebas superoxide yang beracun gangguan oxidasi pada mitokondria kemunduran fungsi mitokondria

Respirasi seluler

Each molecule of glucose yields many ATP molecules (38 ATP) during cellular respiration (38 ATP per glucose only an estimate of the maximum output)

Berperanan penting dalam proses metabolisme :Apoptosis Glutamate-mediated excitotoxic neuronal

injury Proliferasi seluler Regulation of the cellular redox state Sintesis hemeSintesis steroid

Sel hati

Detoksifikasi amoniak hasil dari sisa buangan metabolisme protein

Mutasi gen

Dapat mengakibatkan penyakit mitochondrial

Fungsi spesifik

Sentriol Sepasang bulatan kecil

yang terletak berurutan membentuk huruf T, tapi tidak saling bersentuhan

Membentuk 9 buah triple microtubule

Menghubungkan pada sepasang struktur gabungan centrosome

Membentuk pericentriolar material ( PCM) dalam mitotic spindles

Fungsi :

Membentuk serabut spindel untuk memisahkan chromosomes selama pembelahan sel

Menyusun tubulin untuk membentuk centrosome, yaitu non-membranous organella yang mengkaitkan kinetochore (& nonkinetochore microtubules) selama mitosis & meiosis

• diduplikasi pada saat pembelahan sel• diperlukan dalam pembentukan motilitas organel

( Flagella & cilia )

Referensi:

1. Alberts, Bruce et al. (2002). The Molecular Biology of the Cell, 4th ed., Garland Science, 2002.

2. Campbell, 2000, Biologi, edisi kelima, Jilid 1, Erlangga, Jakarta

3. Subowo, 2007, Biologi Sel, Angkasa, Bandung

SEKIAN

TERIMA KASIH

WASSALAMUALAIKUM,WR.WB.