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