RESUME PRIBADI SKENARIO 2 BIOLOGI MOLEKULER

OLEH :

PRITTA TARADIPA 112010101033

KELOMPOK C

FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS JEMBER 2011

MAPPINGRekayasa Genetika Dasar-dasar Biologi Molekuler Jejas,Adaptasi dan Kematian Sel

BIOLOGI MOLEKULER

Mutasi Genetik

Dogma Sentral

Enzim

1. Dasar-dasar Biologi Molekuler 1.1 Definisi Biologi Molekuler atau Biologi Molekul merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian kehidupan pada skala molekul. Ini termasuk penyilidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup dan kesannya terutama tentang interaksi berbagai system dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur. Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi dan kimia lainnya. (Sumber : Biologi Molekuler Triwibowo Yuwono) 1.2 Ruang Lingkup Biologi Molekuler sebenarnya merupakan ilmu multidisiplin yang melintasi sejumlah disiplin ilmu terutama Biokimia, Biologi Sel, dan Genetika. a. Genetika Genetika merupakan cabang biologi yang memelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat pada organism maupun sub organisme. b. Biokimia Ilmu yang memelajari struktur dan fungsi komponen selular, seperti protein karbohidrat, lipid, asam nukleat. c. Biologi Sel Cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang sel. Sel sendiri adalah kesatuan structural dan fungisional makhluk hidup. (Sumber : Biologi Molekuler Triwibowo Yuwono ) 1.3 Substansi Genetik 1. Gen a. Definisi Istilah gen diperkenalkan oleh Yohansen (1909), yang dianggap sebagai kesatuan terkecil di dalam sel yang berperan menentukan hereditas. b. Komponen Penyusun Gen 1) Rekon : Komponen yang lebih kecil dari gen yang terdiri atas satu atau dua pasang nukleotida saja 2) Muton : Komponen yang relatif terdiri atas dua atau lebih pasang nukleotida 3) Sistron : Komponen yang relatif terdiri atas ratusan nukleotida

Gen structural mRNA. Gen regulator

: gen yang melaksanakan pembentukan : gen yang mengontrol kelompok gen-

gen structural (gen pengatur). Operon yaitu gen yang terdiri dari gen operator dan structural yang terkoordinasi dan merupakan kesatuan pengontrol. c. Fungsi 1)2)

mengatur perkembangan dan proses metabolisme individu

mewariskan sifat pada generasi berikutnya mengontrol pembuatan polipeptida d. Sifat Menurut Thomas Hunt Morgan (1866-1945) 1) Gen merupakan zarah tersendiri yang kompak di dalam kromosam 2) Gen mengandung informasi genetic3) Gen dapat menduplikasi diri pada peristiwa mitosis, artinya

3)

membelah menjadi 2 bagian sama persis yang diwariskan pada generasi berikutnya 4) Setiap gen menduduki tempat tertentu dalam kromosom yaitu disebut Lokus Gen. 2. Kode Genetik Kode Genetik ialah Suatu cara untuk menetapkan jumlah serta urutan nukleotida yang berperan dalam menentukan posisi yang tepat dari tiap asam amino dalam rantai peptide yang panjang. Yang berlaku adalah kodon triplet, kodon start yaitu AUG (Metionin) sedangkan kodon stop (UAA,UAG,UGA)

3. Kromosom 1) Struktur

Menurut Suryo (1984), yang disebut kromosom adalah benda-benda halus berbentuk lurus seperti batang/bengkok dan terdiri atas zat mudah mengikat warna di dalam nukleus.

Jumlah pasangan kromosom pada setiap spesies tidak sama, begitupun juga ukurnnya pada setiap spesies juga berbeda.

1. Kromatid

Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromatid masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Istilah lain untuk kromatid adalah kromonema. Kromonema merupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase). Kromonema sebenarnya merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid. Jadi, kromonema dan kromatid merupakan dua istilah untuk struktur yang sama. 2. Kromomer Kromomer adalah penebalan-penebalan pada kromonema. Kromomer ini merupakan struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat saat interfase. Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen (kromosom dengan DNA yang telah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan terletak berdampingan sehingga bentuk kromosom seperti kawat) 3. Sentromer/Kinetokor Sentromer adalah daerah konstriksi (lekukan primer) di sekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor. Kinetokor adalah bagian kromosom yang yang merupakan tempat perlekatan benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya kromosom. 4. Lekukan kedua Pada beberapa kromosom terdapat lekukan kedua yang berada di sepanjang lengan dan berhubungan nucleolus. Oleh karena itu disebut dengan NOR (Nucleolar Organizing Regions). 5. Satelit Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung lengan kromatid. Satelit terbentuk karena adanya kontriksi sekunder di daerah tersebut. Tidak semua kromosom memiliki satelit.

6. Telomer Telomer merupakan istilah yang menunjukkan daerah terujung pada kromosom. Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian terujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai. Karena pentingnya telomer, sel yang telomer kromosomnya mengalami kerusakan umumnya segera mati. 2) Jenis a. Berdasarkan letak sentromer, kromosom dapat dibedakan dalam beberapa bentuk, yaitu : 1. Metasentrik, apabila sentromer terletak median (kira-kira di tengah kromosom) sehingga kromosom terbagi menjadi dua lengan yang hampir sama panjang dan mempunyai bentuk seperti huruf dua huruf V yang saling membelakangi. 2. Submetasetrik, apabila sentromer terletak submedian (ke arah salah satu ujung kromosom) sehingga kromosom terbagi menjadi dua lengan tidak sama panjang (satu lengan panjang dan satu lengan pendek) serta mempunyai bentuk seperti huruf J. 3. Akrosentrik, apabila sentromer terletak subterminal (di dekat ujung kromosom) sehingga kromosom tidak membengkok melainkan tetap lurus seperti batang. Satu lengan kromosom sangat pendek, sedangkan lengan lainnya sangat panjang. 4.Telosentrik, apabila sentromer terletak di ujung kromosom sehingga kromosom hanya terdiri dari sebuah lengan saja dan berbentuk lurus seperti batang. Kromosom manusia tidak ada yang telosentris. b. Pada sel eukariota ada 2 macam kromosom yaitu Autosom dan Gonosom

Autosom Autosom merupakan kromosom sel tubuh Gonosom Gonosom merupakan kromosom sel kelamin

4. DNA

5. RNA

DNA (deoxyribonucleic acid) Rantai double helix panjang

RNA (ribonucleic acid) Rantai pita tunggal pendek

Tersusun atas gula deoksiribosa

Tersusun atas gula ribosa

C1=Tempat Basa Nitrogen(OH) C5=Tempat Pospat Terdiri dari Gugus a. Purin : Adenin dan Guanin b. Pirimidin : Timin dan Sitosin Fungsi

C1=Tempat Basa Nitrogen(OH) C5=Tempat Pospat Terdiri dari Gugus c. Purin : Adenin dan Guanin d. Pirimidin : Urasil dan Sitosin Fungsi

-

Pembawa informasi genetic Sintesa Protein

-

Menyimpan informasi Sintesa Protein Menunjukkan Ekspresi

suatu organisme -

genetic dari DNA -

Genetik Jumlah di dalam sel tetap kadarnya Jumlah di dalam sel berubahubah tergantung sintesis protein Terdapat di Nukleus, Mitokondria, Terdapat di Nukleus, Ribosom, Sitoplasma Matriks (Sumber Biologi Kelas 3 SMA, Erlangga 2006) 2. Dogma Sentral Fenotipe organisme sangat ditentukan oleh hasil interaksi proteinprotein di dalam sel. Setiap protein tersusun dari sejumlah asam amino dengan urutan tertentu, dan setiap asam amino pembentukannya disandi (dikode) oleh urutan basa nitrogen di dalam molekul DNA. Rangkaian proses ini, Arus informasi mulai dari DNA hingga terbentuknya asam amino (sintesis protein), dikenal sebagai dogma sentral genetika molekuler.

DNA replikasi

RNA transkripsi translasi

protein (asam amino)

Gambar 10.1. Diagram dogma sentral genetika molekuler (Sumber Biologi Modern Wildan Yatim) 2.1 Replikasi DNA

Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand (2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4) kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand tersebut. 2.2 Sintesa Protein Langkah-langkahnya :

Transkripsi (Rantai DNA terbuka dan salah satu rantai berfungsi polaa. Diperlukan RNA polymerase yang bertugas untuk memasang basa-

untuk produksi rantai mRNA) basa baru, dan protein pengatur gen yang terikat pada rangkaian basa khusus pada molekul DNA dan yang menentukan DNA yang harus disalin. Gugus 3- OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5trifosfat pada nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan membebaskan dua atom pirofosfat anorganik (PPi). b. Sintesis berlangsung dengan arah 5 3 seperti halnya arah sintesis DNA.c. Segera setelah salinan mRNA lengkap, rantai dobel heliks DNA

terbentuk kembali dan melepas mRNAd. mRNA keluar dari nucleus melalui membrane-membran nucleus dan

bergerak ke sitoplasma.1) Pesan pada mRNA berbentuk kode genetic, setiap kode terdiri

dari 3 nukleotida atau 3 triplet basa yang disebut kodon 2) Triplet basa menentukan satu dari 20jenis asam amino yang ditemukan pada protein3) Karena ada 4 jenis nukleotida, maka kemungkinan ada 42 atau 64

triplet kodon, tetapi asam amino yang dikode hanya ada 20 jenis. Kode tersebut dikatakan berdegenerasi (asam amino yang tersusun lebih dari 1 kodon) dan universal (setiap makhluk hidup

mengandung asam-asam amino yang sama pada seluruh makhluk hidup)

Translasi (Sintesis protein berdasarkan translasi informasi rangkaian

basa yang ada dalam kodon mRNA dan memerlukan bantuan tRNA dan rRNA)a.

Molekul tRNA brerada di dalam sitoplasma berperan sebagai Molekul rRNA membentuk inti structural ribosom. Ribosom

antikodon, triplet basa ini merupakan pelengkap dari kodon mRNA.b.

berfungsi sebagai sisi biokimia tempat molekul tRNA berada untuk membaca pesan yang berbentuk kode pada mRNA. Molekul mRNA ditranslasi dengan arah 5 3, tetapi tidak dari ujung 5 hingga ujung 3. Inisiasi Pemasangan Proteina.

Satu unit ribosom memiliki 1 subunit kecil dan 1 subunit besar, Antikodon dari molekul tRNA inisiator membawa 1 asam

mRNA terikat pada subunit kecil dan tRNA terikat pada subunit besar.b.

amino, mengenali dan berikatan dengan kodon pembuka pada mRNA untuk membentuk kompleks inisiasi. 1) 2) 3) Kodon pembuka selalu AUG(Metionin). Molekul tRNA Kompleks antikodon dan kodon melekat pada titik yang tepat Ikatan tersebut mengelompokkan basa-basa nukleotida ke inisiator selalu antikodon UAC dan membawa metionin. untuk memulai rantai polipeptida. dalam kerangka pembacaan yang menentukan tempat dimulai pembacaan triplet nukleotida. Pemanjangan rantai polipeptida a. Selain sisi pengikat mRNA(subunit kecil), subunit yang besar memiliki 2 tempat pengikatan tRNA. 1) Sisi P (untuk polipeptida), mengikat tRNA dengan rantai polipeptida yang terus memanjang. 2) Sisi A (untuk asam amino), mengikat tRNA dengan asam amino berikutnya yang akan ditambahkan ke dalam rantai.

b. Molekul tRNA inisiator masuk dengan pas pada sisi P. Asam amino pada molekul tersebut membentuk ujung depan rantai polipeptida. c. Jika inisiasi telah selesai, maka tRNA kedua (tRNA yang memiliki antikodon yang sesuai untuk kodon pada mRNA) bergerak masuk ke sisi A. Asam amino tRNA kedua dihubungkan pada asam amino pembuka oleh ikatan peptide. d. tRNA pada sisi P keluar dari ribosom dan menjauhi mRNA. Kemudian tRNA melepas asam aminonya dan kembali bebas untuk mengikat asam amino lainnya.e. Setelah masing-masing asam amino berikatan dengan asam amino

tetangga, tRNA dibebaskan sehingga keluar ke sitoplasma dan menjalankan siklus ulang yaitu menarik asam amino lain. Terminasi kodon penghentian di sisi A, maka protein yang dilepas akan berikatan dengan kodon penghentian untuk mengakhiri proses translasi. b. Rantai polypeptide kemudian dilepas dari ribosom. c. Protein dilepas bergerak menjauhi sisi A dan subunit ribosom memisah dan bergerak ke dalam sitoplasma untuk melakukan sintesis protein berikutnya. (Sumber : Anatomi dan Fisiolgi Untuk Pemula Ethel Sloane) 2.3 Protein a. Struktur - Struktur primer - Struktur sekunder : : Susunan linear asam-asam amino sepanjang rantai polipeptida Rantai peptide tidak berbentuk lurus, melainkan berbentuk spiral yang memiliki sifatsifat geometrik khas heliks alfa- Struktur tersier

a. Jika ribosom bergerak ke salah satu dari beberapa terminasi mRNA atau

: :

Heliks

alfa

tersebut

meliuk-liuk

sehingga terjadi bentukan bulat atau elipsoid.- Struktur kuartener

Terbentuk jika protein memiliki lebih (Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Protein)

dari satu rantai polipeptida.

Protein tersusun atas asam amino :Atom Hidrogen berjumlah Gugus Karboksil, bersifat asam saat terionisasi Gugus Amino, bersifat basa saat Gugus Karboksil, bersifat asam saat terionisasi

Rantai samping asam amino bersifat : 1. Polar, bermuatan negatif (Aspartat, Asam Glutamat) 2. Polar, bermuatan positif (Arginin, Histidin dan Lisin) 3. Polar, tidak bermuatan (Asparagin, Glutamin, Serin dan Treonin) 4. Non Polar/ Hidrofobik (Alanin, Sistein, Isoleusin, Leusin, Metionin, Fenilalanin, Prolin, Triptofan, Tirosin dan Valin) (Sumber : Biologi Molekuler Triwibowo Yuwono) b. Fungsi a. Enzim (merupakan katalisator)b. Transport molekul kecil dan ion didalam darah dan sel- sel c. Immune system (sebagai pembentuk antibody) d. Hormon (contoh: hormon insulin,gh) e. Kontraksi otot (aktin-myosin)

f. Keseimbangan cairan g. Keseimbangan asam h. Transmisi syaraf i. Pengatur ekspresi genetikj.

Komponen pendukung kekuatan regang (kolagen, keratin) (Sumber : Biologi Molekuler Triwibowo Yuwono)

k. Fungsi transpor (albumin)

c. Macam

-

Sederhana

Protein sederhana jika diuraikan oleh suatu enzim akan pecah jadi asam amino saja. Contohnya: albumin, globulin, glutein, histon, kasein, dan vitelin. Gabungan Protein gabungan terdiri dari gabungan protein dengan bahan organik lain. Protein gabungan yang kompleks ialah seperti hemoglobin,lipoprotein, dan glikoprotein. Berdasarkan keseluruhan bentuknya :1.

Protein globuler (Berbentuk bola terdapat dalam cairan jaringan tubuh,

protein ini larut dalam larutan garam dan asam encer, mudah berubah di bawah pengaruh suhu, konsentrasi garam serta mudah mengalamai denaturasi) Contoh : Albumin (telur,susu,plas,Hb), Globulin (otot,serum,kuning telur,biji tumbuh-tumbuhan), Histon (Jaringan kelenjar seperti timus dan pankreas), Protamin (dihubungkan dengan asam nukleat)2.

Protein Fibrosa/serabut (Terdiri atas beberapa rantai peptida berbentuk

spiral yang terjalin satu sama lain sehingga menyerupai batang yang kaku, protein rendah daya larut, mempunyai kekuatan mekanis tinggi dan tahan terhadap enzim pencernaan ) Contoh : Kolagen (jaringan ikat), Elastin (urat,otot,arteri), Keratin (rambut dan kuku) dan Miosin (serat otot)3.

Protein Konjugasi (Protein sederhana yang terikat dengan bahan-bahan

non asam amino/ gugus prostetik) Contoh : Nukleoprotein (kombinasi protein dengan asam nukleat), Lipoprotein (Kombinasi protein dengan lipida), Fosfoprotein (protein yang terikat melalui ikatan ester dengan asam fosfat), Metaloprotein (protein yang terikat dengan mineral) Berdasarkan fungsi biologi : 1. 2. 3. 4. 5. 6. Enzim (ex : dehidrogenase, kinase) Protein penyimpanan (ex : feritin, mioglobin) Protein pengatur (ex : protein pengikat DNA, hormon peptida) Protein struktural (ex : kolagen, proteoglikan) Protein pengangkut (ex : hemoglobin, lipoprotein plasma) Protein kontraktil/motil (ex :aktin, tubulin)

d. Macam- macam asam amino dalam protein

Dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya:

Asam amino alifatik sederhana1. 2. 3. 4. 5.

Glisina (Gly, G) Alanina (Ala, A) Valina (Val, V) Leusina (Leu, L) Isoleusina (Ile, I) Serina (Ser, S) Treonina (Thr, T) Asam amino dikarboksilat (asam) Asam aspartat (Asp, D) Asam glutamat (Glu, E) Asparagina (Asn, N) Glutamina (Gln, Q) Asam amino basa Lisina (Lys, K) Arginina (Arg, R) Histidina (His, H) (memiliki gugus siklik) Asam amino dengan sulfur Sisteina (Cys, C) Metionina (Met, M) Prolin Prolina (Pro, P) (memiliki gugus siklik) Asam amino aromatik

Asam amino hidroksi-alifatik1. 2.

1. 2.

Amida1. 2.

1. 2. 3.

1. 2.

1. 2. 3.

Fenilalanina (Phe, F) Tirosina (Tyr, Y) Triptofan (Trp, W) Kelompok ini memiliki cincin benzena dan menjadi bahan baku metabolit sekunder aromatik. Asam amino berdasarkan sifat kecenderungan berukatan dengan air

Hodrofilisitas (kecenderungan berikatan dengan air)

Hidrofobisitas (kecenderungan menghindari air dalam lingkungan yang lebih non polar) Alanin

Arginin Asparagin Asam aspartat Sistein Asam glutamat Glutamin Glisin Histidin Lisin Serin Treonin

Isoleusin Leusin Metionin Fenilalanin Prolin Triptofan Tirosin Valin

Asam amino berdasarkan esensial (Tidak dapat disintesa sendiri oleh tubuh) 1) Histidin 2) Leusin : pertumbuhan fisik & mental, menyembuhkan rematik. : untuk pertumbuhan

3) Isoleusin : pertumbuhan bayi dan keseimbangan nitrogen pada orang dewasa. 4) Lisin kantuk 6) Threonin dan valin : menyeimbangkan nitrogen 7) Tritofan

: menyembuhkan penyakit herpes dan kelamin

5) Metionin : menjaga kenormalan metabolisme dan menghilangkan

: untuk produksi serotonin pada otak.

Asam amino berdasarkan non esensial (Dapat disintesis sendiri oleh tubuh)1) Arginin 2) Alanin

: menjaga kesehatan ginjal : menjaga kesehatan fungsi hat : menjaga kesehatan fungsi otak : penyerapan zat gizi tubuh (Sumber Buku Prinsip Dasar Ilmu Gizi, Sunita Almatsier)

3) Asam Glutamat4) Prolin

3. Mutasi Genetik Macam Mutasi 1. Berdasarkan Sifat Genetik a. Mutasi Dominan Mutasi Dominan terlihat pengaruhnya dalam keadaan heterozigot. b. Mutasi Resesif Mutasi Resesif pada organisme diploid tidak akan diketahui selama dalam keadaan heterozigot, kecuali resesif pautan seks. Namun pada organisme haploid (monoploid) seperti virus dan bakteri, pengaruh mutasi dominan dan juga resesif dapat dilihat pada fenotipe virus dan bakteri tersebut.

2. Berdasarkan Macam Sel yang Bermutasi a. Mutasi Somatik Mutasi Somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik, yaitu sel tubuh seperti sel kulit. Mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya. b. Mutasi Gametik Mutasi Gametik adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet, yaitu sel organ reproduksi yang meliputi sperma dan ovum pada manusia. Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan kepada keturunannya.

3. Berdasarkan Arah Mutasi a. Mutasi Maju Mutasi maju atau forward mutations, yaitu mutasi dari fenotipe normal menjadi abnormal. b. Mutasi Balik Mutasi balik atau back mutations, yaitu mutasi yang dapat mengembalikan dari fenotipe tidak normal menjadi fenotipe normal.

4. Berdasarkan Kejadiannya a. Mutasi Alam (mutasi spontan) Yaitu mutasi yang penyebabnya tidak diketahui, terjadi di alam dengan spontan (alami), secara kebetulan. b. Mutasi Buatan (mutasi induksi)

Yaitu mutasi yang terjadi dengan campur tangan manusia. 5. Berdasarkan Tempat Terjadi a. Mutasi Gen Mutasi gen adalah mutasi yang terjadi pada nukleotida DNA yang membawa pesan suatu gen tertentu. Mutasi ini pada dasarnya merupakan mutasi titik (point mutation). Mutasi gen dibedakan menjadi 4: Mutasi tak bermakna (nonsense muttaton) ini terjadi perubahan kodon (triplet) dari kode basa N asam amino tetapi tidak mengakibatkan kesalahan pembentukan protein. Misalnya UUU diganti UUS yang samasama kode fenilalanin. Mutasi ganda tiga (triplet mutations) ini terjadi karena adanya penambahan atau pengurangan tiga basa secara bersama-sama. Mutasi

bingkai (frameshift muttations) terjadi karena adanya

penambahan sekaligus pengurangan satu atau beberapa pasangan basa secara bersama-sama. Mutasi penggantian basa -Transisi : purin purin, ex: A menjadi G primidin pirimidin, ex: S menjadi T - Transversi : purin pirimidin, ex: A menjadi T pirimidin-purin, ex: S menjadi G Mutasi gen dapat terjadi karena : Duplikasi adalah pengulangan sebagian rantai polinukleotida

rantai

Adisi (insersi) adalah penambahan atau penyisipan nukleotida dalam Delesi adalah hilangnya sebagian nukleotida dalam rantai Inversi adalah sebagian nukleotida berpisah dan bergabung lagi dalam Subtitusi (point mutation) adalah salah satu dari nukleotida diganti Translokasi adalah melibatkan penggabungan DNA dari satu Amplifikasi adalah mengacu pada pembentukan banyak kopi ekstra

posisi terbalik dengan nukleotida lain yang mempunyai basa nitrogen yang berbeda kromosom ke kromosom lainnya

suatu rangkaian. DNA yang teramplikasi dapat dijumpai salinan di dalam kromosom atau pada elemen ekstra kromosom. b. Mutasi Kromosom Mutasi kromosom adalah mutasi yang disebabkan oleh perubahan pada kromosom. Dapat dibedakan atas: Euploid : kehilangan/panambahan perangkat kromosom An-euploid : perubahan kromosom hanya terjadi pada salah satu atau Contoh : 2n-4n , 2n-n lebih dari satu genom. Contoh : 2n + 1 (trisomi) 2n + 2 (tetrasomi) 2n 1 (monosomi) 2n 2 (nullisomi) Penyebab a. Mutagen kimia Yang termasuk mutagen kimia adalah gas metan, asam nitrat, zat digitonin, kolkisin, dll. Kolkisin merupakan suatu zat yang dapat menghalangi terbentuknya benangbenang spindel pada proses anafasedan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase. b. Mutagen fisika

Sinar ultraviolet dari matahari Sinar ini akan melepaskan energinya sehingga menyebabkan eksitasi elektron sehingga ion-ion menjadi reaktif dan memungkinkan perubahan susunan kimia DNA.

Sinar kosmis Mempunyai pengaruh yang kurang lebih sama dengan sinar UV. Alat nuklir Dapat melepaskan energi yang besar sehingga menimbulkan energi pengionisasi, yang menyebabkan ada beberapa senyawa kimia penyusun DNA menjdi tidak aktif sehingga terjadi perubahan DNA. Radiasi sinar X, alfa, beta dan gamma yang dipancarkan oleh isotop radioaktif berpengaruh terhadap beberapa senyawa kimia penyusun DNA menjadi tidak aktif sehingga menjadi perubahan struktur DNA. (mis: uranium, radium)

Temperatur tinggi Radiasi sinar radioaktif

c. Virus

Mutagen biologi

Bakteri (Sumber Buku Biologi SMA Kelas 3, Penerbit Erlangga) Penyakit Akibat Mutasi Sindrom Turner, dengan kariotipe (22AA+X0). Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin. Penderita Sindrom Turner berjenis kelamin wanita, namun ovumnya tidak berkembang (ovaricular disgenesis). Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY), mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Penderita Sindrom Klinefelter berjenis kelamin laki-laki, namun testisnya tidak berkembang (testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma (aspermia) dan mandul (gynaecomastis) serta payudaranya tumbuh. Sindrom Jacobs, kariotipe (22AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk mata

dengan benda tajam, seperti pensil,dll dan juga sering berbuat kriminal. Penelitian di luar negeri mengatakan bahwa sebagian besar orang-orang yang masuk penjara adalah orang-orang yang menderita Sindrom Jacobs. Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada kromosom autosom. kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15. Sindrom Edward, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada autosom. Autosom mengalami kelainan pada kromosom nomor 16,17, atau 18. Penderita sindrom ini mempunyai tengkorak lonjong, bahu lebar pendek, telinga agak ke bawah dan tidak wajar. gen) Efek Mutasia. Pada mutasi maju, jika terjadi perubahan fenotip dari tipe liar menjadi fenotip

Semua kanker Semua kelainan bawaan metabolik (fenilketonuria, diabetes, dll) Kelainan darah (thalassemia, haemophilia, dll) Penyakit akibat radiasi pengion (radiasi pengion dapat memicu mutasi

mutan yang tidak normal. Pada beberapa kasus, mutasi dapat dikembalikan ke keadaan semula, yaitu dari mutan abnormal menjadi fenotip tipe liar yang normal. Proses tersebut berlangsung melalui dua cara, yaitu (1) melalui mutasi balik sebenarnya yang terjadi pada tempat yang sama atau (2) melalui mutasi yang terjadi pada tempat yang berbeda dari gen yang sama atau gen berbeda dan bahkan kromosom yang berbeda. Cara yang kedua ini disebut mutasi penekan, sebab mutasi kedua dapat menekan pengaruh mutasi pertama. b. Efek Mutasi terhadap Protein Pergeseran bingkai baca ( reading frame shift) adalah terjadi ketika suatu mutasi mengubah rangkaian kodon pada DNA. Hal ini menghasilkan suatu rangkaian asam amino baru begitu melewati titik tempat mutasi-

Pada mutasi missense, mutasi ini menghasilkan pergantian dari satu

asam amino menjadi asam amino lainnya

-

Pada mutasi nonsense, mutasi yang menciptakan kodon stop baru, Mutasi diam (silent mutation), efeknya tidak terdeteksi pada fenotip Sebuah kodon mutan mungkin menyandi asam amino yang sama Sebuah mutasi mungkin terjadi diantara gen atau didalam intron Sebuah mutasi mungkin mengubah sebuah protein dengan fungsi yang

yang menyebabkan terminasi suatu rantai polipeptida sebelum waktunya karena: dengan kodon normal (yaitu kodon yang berlebihan)

tidak penting atau bahkan berlebihan. Pencegahan Mutasi

Pada kasus mutasi yang menyebabkan kanker, Biasanya, tubuh melakukan penjagaan terhadap kanker dengan berbagai metoda, seperti apoptosis, molekul pembantu (beberapa polimerase DNA), penuaan/(senescence), dan lain-lain. Namun, metoda koreksi-kecatatan ini sering kali gagal

Dengan pemanfaatan dan pengoptimalan bakteri prebiotik dalam tubuh. Vaksin pencegahan mutasi gen virus H1N1/Influenza A/Swine Flu/Flu Babi.

4. Rekayasa Genetika Rekayasa genetika dapat diartikan sebagai kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen. DNA rekombinan adalah DNA yang urutannya telah direkomendasi agar memiliki sifat-sifat atau fungsi yang kita inginkan sehingga organism penerima mengekspresikan sifat atau melakukan fungsi yang kita inginkan. Agar materi genetic yang dipindahkan sesuai dengan keinginan kita, maka kita harus memotong materi genetic tersebut. Secara alami, sel memiliki enzim-enzim pemotong yang sering disebut dengan enzim restriksi. Untuk menyambung kembali potongan-potongan DNA ini digunakan enzim ligase. Mekanisme secara umum rekayasa genetika : 1. Memilih materi genetic yang kita inginkan atau yang akan dipindahkan 2. Membuat DNA rekombinan,dengan cara :

-Memotong materi genetic yang kita inginkan dengan menggunakan atau memenfaatkan enzim pemotong ( enzim restriksi ) -Menyisipkan gen tersebut ke dalam materi genetic yang telah ditunjuk sebagai penghasil produk yang diinginkan -Untuk menempelkan kembali potongan materi genetic tersebut dengan menggunakan enzim ligase Macam macam teknik yang digunakan dalam rekayasa genetika, sebagai berikut : 1. Teknik plasmid Plasmid : gen yang melingkar yang terdapat dalam sel bakteri tak terikat pada kromosom. Mekanisme : dengan cara memotong plasmid pada bakteri dengan menggunakan enzim restriksi kemudian potongan tersebut disisipi gen yang diinginkan yang sudah dipotong dari sel lain setelah disisipkan kemudian untuk menempelkannya menggunakan bantuan enzim ligase kemudian dalam bakteri tersebut hasil hasil rekayasa genetika yang bermanfaat akan diambil dan dimanfaatkan.

Keuntungan rekayasa genetik menggunakan teknologi plasmid: 1. 2. Plasmid dapat berpindah dari bakteri satu ke bakteri yang lain Plasmid juga dapat memperbanyak diri melalui proses replikasi dan mempunyai sifat pada keturunan bakteri sama dengan induknya sehingga dapat terjadi pengklonan DNA yang menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. 3. Insulin yang dihasilkan bebas dari protein hewan yang tercemar yang sering menimbulkan alergi.

Gambar : Teknik plasmid bakteri 2. Teknik Hibridoma Adalah penggabungan dua sel dari organisme yang sama ataupun dari sel organisme yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hybrid yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Mekanisme : menyuntikkan antigen pada tikus atau kelinci agar terbentuk antibody dan menyiapkan sel kanker yang telah dikulturkan.Dua sel tersebut digabungkan sehingga membentuk hibridoma yang kemudian dikulturkan dan akan menghasilkan antibody monoclonal.Antibodi monoclonal dipisahkan dan disimpan sedangkan hibridoma penghasil antibody monoclonal diperbanyak. Kegunaan antibodi monoklonal : - Untuk mendeteksi kandungan hormone korionik gonadotropin (HCG) dalam urine wanita hamil - Untuk mengikat racun dan menonaktifkannya - Memecah penolakan jarinagn terhadap sel hasil transplantasi jaringan lain

Gambar : teknik pembuatan antibody monoklonal; 3. Terapi Genetik Terapi genetik adalah perbaikan kelainan genetic dengan memperbaiki gen. Penemuan ini tidak segera diterapkan karena dalam rekayasa genetika ada kode etik yang melerang keras percobaan ini pada manusia karena dikhawatirkan akan membentuk amnesia super.Namun terapi ini hanya digunakan dalam mengatasi 2 jenis penyakit saja yaitu penyakit kanker kulit yang sangat ganas yang menyebabkan penderita tidak memiliki kekebalan tubuh sama sekali dan penyakit menurun yang sangat jarang sekali. Dampak positif dari terapi gen. Dapat memperbaiki gen gen yang abnormal sehingga gen tersebut dapat menjalankan fungsinya dengan normal kembali. Dampak Negatif/ Bahaya Terapi Gen 1. Seorang pasien yang menerima terapi gen mungkin menghadapi masalah jumlah potensial. Salah satu resiko besar adalah potensi untuk infeksi / reaksi sistem kekebalan. 2. Vektor virus yang digunakan untuk terapi gen ini bisa menyebabkan infeksi/peradangan pada jaringan.

3. Pengenalan buatan virus ini ke tubuh dapat memulai proses penyakit lain. 4. Gen baru mungkin diperkenalkan di posisi yang salah dalam DNA sehingga menyebabkan mutasi genetik yang malah merusak DNA atau bahkan mengakibatkan kanker.

Gambar : teknik terapi gen 4. Kloning Kloning merupakan teknik rekayasa genetika yang menghasilkan makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual. Mekanisme : inti dari sel ovum dikeluarkan kemudian diganti dengn inti dari sel jaringan yang lain dan kemudian dimasukkan kembali ke dalam organ reproduksi yang pada akhirnya akan menghasilkan individu baru sesuai dengan yang kita inginkan.

Gambar : Proses cloning yang menghasilkan domba dolly 5. Enzim 5.1 Definisi Enzim adalah protein yang tersusun atas satu atau beberapa gugus polipeptida yang berperan sebagai biokatalisator. Katalisator merupakan suatu bahan yang ikut serta dalam reaksi kimia, mempercepat reaksi, tetapi pada akhir reaksi bahan tersebut akan didapatkan kembali dalam bentuk semula tanpa perubahan. Katalisator tidak merubah Keq(Konstanta Keseimbangan), tetapi mempercepat terjadinya keseimbangan. Jumlah katalisator tidak mempunyai

hubungan stoikiometrik terhadap jumlah pereaksi (reaktan) maupun jumlah produk. (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin) 5.2 Struktur Enzim Struktur enzim terdiri dari: Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan rusak bila suhu terlampau panas (termolabil). Gugus Prostetik, yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam (KOFAKTOR seperti Cu,Mg,Fe) atau molekul-molekul organic (KOENZIM seperti vitamin B1,B2, NAD dan Koenzim A). Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor panas berperan

sebagai stabilisator agar enzim tetap aktif. Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), sitokrom. (Sumber : http://bebas.ui.ac.id/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Biologi/Biologi%203.htm)5.3 Lokasi dan Waktu Enzim Bekerja

Dimana dan Kapan enzim bekerja : 1. Dimana ada reaksi kimia disitu ada enzim 2. Lokasi berhubungan dengan fungsi Contoh : a. Enzim di inti berhubungan dengan perangkat genetikab. Enzim di mitokkondria berhubungan dengan pengadaan energy/

reaksi-reaksi oksidasi yang memberikan tenaga bagi bermacammacam selc. Enzim ribosomal berhubungan dengan biosintesis protein

d. Enzim mikrosomal berhubungan dengan bermacam-macam reaksi hidroksilasi dalam biosintesis hormone steroid dan metabolisme obat/inativasi obat e. Lisosim berhubungan dengan enzim yang mengkatalisis destruksi hidrolitik bahan-bahan yang tidak diperlukan sel dan proses digestif sel. 3. Apabila bertemu senyawa suatu molekul yang spesifik

4. Apabila berada pada suhu dan pH yang sesuai dan tidak ada inhibitor yang menghalangi (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin) 5.4 Sifat-Sifat Enzim 1. Biokatalisator (Mempercepat jalnnya reaksi tanpa ikut bereaksi)2. Thermolabil (Muda rusak jika dipanasi lebih dari 70oC)

3. Enzim adalah protein 4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, dengan reaksi sangat cepat dan berulangulang5. Bekerja di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh

ektoenzim: amilase,maltase 6. Umumnya bekerja 1 arah tetapi ada yang berlangsung 2 arah contohnya Lipase 7. Bekerjanya spesifik 8. Tidak bisa bekerja tanpa adanya suatu zat non protein (kofaktor) 9. Kerja enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan (Sumber http://bebas.ui.ac.id/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Biologi/0115%20Bio%203-1d.htm) 5.5 Faktor-faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim 1. Suhu Pada umumnya reaksi berlangsung cepat pada suhu yang lebih tinggi, setiap kenaikan 10oC kecepatan reaksi enzimatis meningkat 2x lipat tetapi denaturasi lebih mudah terjadi.

Inaktif pada suhu 0oC

Denaturasi pada suhu 70oC Bekerja pada suhu optimal Pada hewan berdarah dingin pada suhu 25oC Pada hewan berdarah panas pada suhu 37oC 2. pH pH optimal tergantung tempat kerjanya misalnya Enzim pepsin (pH 2) dan Enzim Ptialin (pH 7,5-8)

Pada pH rendah Pada pH tinggi Pada pH optimum 3. Aktivator

: Enzim akan berikatan dengan H+ sehingga : Substrat akan berikatan dengan OH- sehingga : Enzim + Substrat Enzim + Produk

tidak berikatan dengan substrat tidak berikatan dengan enzim

Adalah zat yang berperan dalam pengaktivan enzim, contohnya Cl- untuk mengaktivasi enzim amilase. 4. Inhibitor Zat yang menghambat kerja enzim. Ada dua yaitu :

(Sumber Gambar : Buku Biologi Kelas Campbell Jilid 1)a. Inhibitor Kompetitif

: Bersaing aktif dengan substrat untuk

mendapatkan sisi aktif enzim, bersifat reversible(hambatannya dapat dikurangi/dihilangkan dengan peningkatan kadar substrat).b. Inhibitor Non Kompetitif

: Melekat pada sisi lain selain sisi aktif yang aktif, bersifat irreversible

enzim, yang akhirnya dapat merubah sisi aktif enzim ataupun menurunkan kadar enzim (hambatannya tidak dapat dikurangi/dihilangkan dengan peningkatan kadar substrat).5. Kadar Enzim dan Kadar Substrat

Kadar enzim rendah, jumlah molekul substrat lebih dari molekul enzim sehingga hanya sebagian kecil substrat yang bisa dikatalis enzim

Kadar enzim tinggi, maka jumlah molekul substrat banyak dikatalis enzim Sehingga kesimpulannya semakin besar enzim makan makin cepat reaksi, tetapi jika ditambah lebih dari itu tidak akan menambah kecepatan reaksi. (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin)

5.6 Mekanisme Cara Kerja Enzim

Transition site

Energi Aktivasi Perubahan Energi Bebas

(Sumber Gambar Biologi Campbell Jilid 1)

Keadaan transisi (energy untuk mencapai keadaan aktif). Pada keadaan ini sangat besar kemungkinan untuk terbentuk atau terputusnya suatu ikatan kimia sehingga terbentuk produk. Enzim hanya bekerja untuk menurunkan energy aktivasi tetapi tidak mempengaruhi perubahan energy bebas. Enzim termasuk makromolekul, Substrat itu termasuk mikromolekul. Sehingga tidak semua bagian substrat terikat pada permukaan enzim

(Sumber Gambar http://anynleanyn.blogspot.com/2010/10/cara-kerjaenzim.html) Kesesuaian Bentuk (struktur dan gugus) antara enzim dan substrat dapat terjadi berdasarkan 2 teori :a. Teori Fisher (Theory Lock and Key/ Teori Gembok dan Kunci)/ Teori

Kesesuaian Bentuk

(Sumber Gambar http://www.flatworldknowledge.com/pub/basicsgeneral-organic-and-bio/421747#) Substrat sebagai kunci dan Enzim sebagai Gembok, teori ini menerangkan bahwa enzim bersifat spesifik.

b. Teori Koshland (Theory Induced Fit/ Teori Kunci Pas)

(Sumber Gambar http://hsc.csu.edu.au/biology/core/balance/9_2_1/921net.html) Teori kesesuaian bentuk tidak ada. Adanya substrat menyebabkan penyesuaian bentuk sisi aktif enzim sehingga terbentuk struktur yang sesuai. Penyesuaian bentuk dapat dilakukan oleh substratnya juga. (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin) 5.7 Klasifikasi Enzim 5.7.1 Penamaan Enzim

Awal mulanya enzim itu diberi akhiran-ase pada nama substrat yang dikatalisnya. Tetapi seiring perkembangan dan enzim sudah banyak ditemukan, Para ahli biokimia berpendapat penamaan tersebut tidak memadai ketika ditemukan berbagai enzim yang mengatalis reaksi berbeda pada substrat yang sama. Akhiran ase tetap diberikan, tetapi ditekankan pada tipe reaksi yang dikatalisnya.

Sistem Penamaan Enzim Menurut IUB (International Union Biochemistry), ada 4 kaidah pokok : 1. Enzim dibagi jadi 6 kelas yang dijelaskan lebih lanjut di bawah. Berdsarkan reaksi yang dikatalisnya masing-masing dibagi lagi jadi 4-13 subkelas. 2. Namanya terdiri atas 2 bagian Bagian 1 = Substrat Baian 2 = Tipe Reaksi yang dikatalisnya, ditambah ase Contoh : Alkohol NAD+ oksidoreduktase

Substrat Ko Substrat

Enzim tersebut mengatalis reaksi oksidasi reduksi

Alkohol + NAD+ Aldehid/Keton + NADH + H+ Alkohol Reduksi dan NAD+ Oksidasi 3. Apabila diperlukan informasi tambahan, umtuk menjelaskan reaksi dapat ditulis dalam tanda kurung pada bagian akhir. Contoh : L-Malat NAD+ oksidoreduktase (dekarboksilasi) Maksudnya : Enzim yang mengkatalis reaksi oksidasi dan reduksi yang disertai dekarboksilasi (Pelepasan CO2) L-Malat + NAD+ Piruvat + CO2 + NADH + H+ 4. Setiap Enzim punya nomor kode (EC) yang terdiri dari 4 nomer. Digit 1 : Kelas Enzim yang bersangkutan Digit 2 : Subkelas Digit 3 : Subsubkelas Digit 4 : Enzim Spesifik (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin) 5.7.2 Kelas-kelas Enzim Menurut IUB (International Union Biochemistry), enzim dibagi menjadi 6 kelas yaitu :1. OksidoReduktase : Enzim yang berperan dalam proses oksidasi dan reduksi.

Dehidrogenase hasil-hasil oksidasi Katalase Subkelasnya : 1) Bekerja pada gugus CH-OH 2) Bekerja pada gugus CH-NH2

2. Transferase, memindahkan gugus kimiawi dari suatu senyawa gugusan G

(selain hidrogen), contohnya C, Aldehid, Keton, Asil, Alkil, Fosfat dan Sulfur ke senyawa lainnya. 3. Hidrolase : Menguraikan zat dengan bantuan air Karbohidrase memecah sel karbohidrat Amilase amilum + glukosa Maltase maltosa + glukosa

Sukrase sukrosa + fruktosa Laktase laktosa + glukosa

Esterase memecah ester

Lipase gliserol + asam lemak Fosfotase ester hingga lepas asam fosfatnya Protease menguraikan golongan protein Peptidase peptida + asam amino Gelatinase menguraikan gelatin Renin menguraikan kasein dari susu4. Liase, mengkatalisis berbagai reaksi kimia yang bertujuan untuk membentuk

suatu ikatan ganda atau pertambahan zat kimia.5. Isomerase, mengkatalisir perubahan isomer optic,geometric dan posisional.

Reaksinya tidak melibatkan seluruh perubahan dalam konsentrasi senyawa selain substrat dan hasil. Subkelasnya : 1) Epimerase 2) Sis-trans isomerase6. Ligase, mengkatalisis pembentukan ikatan antara dua molekul substrat yang

berpasangan disertai dengan pemecahan suatu ikatan pirofosfat dalam ATP atau senyawa sejenis. Subkelasnya : 1) Mengatalis pembentukan ikatan C-S 2) Mengatalis pembentukan ikatan C-C 3) Mengatalis pembentukan ikatan C-N (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin) a. Kegunaan Enzim dalam Kehidupan sehari-hari 1. Enzim Amilase Detergen : Menyingkirkan kotoran seperti coklat, kuning telur pada pakaian. Proses pencairan kanji dalam industri alkohol Melembutkan daging Memisahkan kulit ikan pada industri pengalengan ikan Diperoleh dari daun papaya untuk melembutkan daging 2. Enzim Protease

3. Enzim Papain

4. Enzim Selulosa Melembutkan sayur-sayuran yang tinggi serat Industri pengolahan agar-agar Mengurangi kandungan lemak pada makanan Pembuatan keju Dihasilkan oleh jamur yeast untuk memcah gula menjadi etanol 7. Enzim Renin Memecah susu menjadi keju pada proses pembuatan keju (Sumber : Diktat Enzim dr. Hairrudin)7. Jejas, Kematian dan Adaptasi Sel

5. Enzim Lipase

6. Enzim Zimase

Sel yang normal adalah sel yang berdenyut tanpa henti, secara tetap mengubah struktur dan fungsi untuk memberikan reaksi terhadap tantangan dan tekanan yang selalui berubah. Apabila terjadi tekanan progresif padanya: a.b.

Menyesuaikan diri Jejas yang dapat pulih kembali Mati. Keadaan adaptasi, jejas, ataupun mati selain dipengaruhi oleh

c.

faktor dalam, seperti: sel mudah terjejas, keadaan diferensiasi, perbekalaan darah, nutrisi, dsb. JEJAS Hal-hal yang menyebabkan perubahan fungsi sel adalah : 1. Hipoksi Disebabkan oleh hilangnya perbekalan darah yang pada akhirnya mempengaruhi respirasi oksidasi aerob. Hipoksi banyak disebabkan oleh aliran arteri atau vena dihalangi oleh penyakit vaskuler atau bekuan di dalam lumen, oksigenasi darah karena kegagalan kardiorespirasi. Hilangnya kemampuan darah mengangkut oksigen, seperti anemia dan keracunan karbon monoksida.

2.

Bahan kimia dan obat

Selain adanya bahan racun, bahan kimia tidak beracunpun dapat mengakibatkan jejas sel. Contoh : apabila glukosa yang berada pada konsentrasi tidak normal, sehingga mempengaruhi osmosa sel. Adanya bahan kimia beracun menyebabkan perubahan fungsi vital seperti : permeabilitas selaput, homeostatis osmosa, atau keutuhan enzim dan kofaktor. Masing-masing agen biasanya berpengaruh pada sasaran khusus pada tubuh. Contoh : barbiturat yang menyebabkan perubahan sel hati, dsb. 3. Agen fisika Agen fisik dibedakan atas trauma, dingin dan panas yang luar biasa, perubahan tekanan atmosfer mendadak, tenaga radiasi dan tenaga listrik. Suhu dingin : menyebabkan vasokontriksi sel, bendungan aliran darah dan pembekuan intravaskule, dan air intrasel kristalisasi. Suhu tinggi : membakar jaringan, terjadi jejas akibat hipermetabolisme. Perubahan tekanan atmosfer : gas yang terlarut keluar membentuk gelembung adara dalam sirkulasi. Oksigen terlarut, tetapi nitrogen tidak, sehingga gelembung kecil yang terjebak sirkulasi mikro, menyekat aliran darah, dan muncul jejas. 4. Agen mikrobiologi Penumpangan agen hidup menyebabkan jejas dan kematian sel. Virus dan ricketsia : parasit obligat intrasel (hidup hanya di sel hidup). Pembagian virus : agen yang menyebabkan kematian sel (sitolisis), dan agen yang merangsang replikasi sel dan berakibat tumor (onkogen). Beberapa 5. organisme lain membebaskan eksotoksin yang mengakibatkan jejas mulai dari tempat implantasi kuman. Mekanisme imun Antigen penyulut dapat berupa endogen (contoh : antigen sel)dan eksogen (contoh : resin tanaman beracun), yang mengakibatkan penyakit autoimun. 6. Cacat genetika

Genetika yang normal membantu menjaga homeostatis sel. Dengan adanya mutasi, maka menyebabkan pengurangan enzim, bahkan mengganggu kelangsungan hidup sel. 7. 8. Ketidakseimbangan nutrisi Penuaan Adanya defisiensi nutrisi, avitaminosis, obesitas, dan etherosklerosis. Setiap sel akan mengalami diferensiasi dan maturasi, yang lamakelamaan akan kehilangan progresif kemampuan fungsional yang disebut penuaan dan kematian. Hal ini disebabkan oleh penimbunan progresif perubahan struktur dan fungsi atau adanya pengurangan kemampuan sel untuk bereaksi dengan jejas.

Macam-macam jejas :

a. b.

Jejas reversible Pembengkakan sel Pembentukan gelembung sitoplasma Penumpukan distorsi jonjot mikro Pembentukan gambaran mielin Gangguan dan kehilangan pelekatan intersel. Pemadatan dan pembengkakan mitokondria Pelebaran RE, lepasnya ribosom dan pecahnya polisom. Lisosom jernih dan bengkak. Jejas irreversibel : ketika terjadi ketidakmampuan mengubah mitokondria (hilangnya fosforilase oksidatif dan

Mekanisme :

disfungsi

pembentukan ATP) terhadap reperfusi dan reoksigenasi dan timbulnya gangguan nyata pada fungsi selaput.

Dengan membran plasma yang rusak, maka muncul gangguan pada pemeliharan permeabilitas dan volume sel normal, hilangnya pengaturan volume, meningkatnya permeabilitas ke molekul ekstrasel. Kerusakan selaput menyebabkan infulks kalsium berlanjut dari ruang ekstraseluler di mana kalsium terdapat dalam kadar tinggi. Mekanisme :

Perobekan pada selaput yang membungkus sel dan membran Robekan keluar selaput mitokondria yang disusul pengkapuran. Lisosom robek dan menghilang sebagai struktur yang (kelainan membran sel inti piknotis/kariolisis/karioreksis pembengkakan mitokondira berkurang, pada padatan besar lisosom pecah dan autolisis)

organel.

ditemukan sebagai bentuk sel mati.

KEMATIAN SEL Jenis Kematian Sel 1. Apoptosis Apoptosis (dari basa yunani apo = "dari" dan ptosis = "jatuh") adalah mekanisme biologi yang merupakan salah satu jenis kematian sel terprogram. 2. Nekrosis Nekrosis merupakan kematian sel sebagai akibat dari adanya kerusakan sel akut atau trauma (mis: kekurangan oksigen, perubahan suhu yang ekstrem, dan cedera mekanis), dimana kematian sel tersebut terjadi secara tidak terkontrol yang dapat menyebabkan rusaknya sel, adanya respon peradangan dan sangat berpotensi menyebabkan masalah kesehatan yang serius. APOPTOSIS Rangsangan: Patologis, contoh : a) Destruksi sel yang terprogram selama embriogenesis b) Involusi jaringan yang bergantunng hormon (misalnya, endometrium, prostat) pada orang NEKROSIS Rangsangan: Patologis

dewasa c) Penghapusan sel dalam populasi sel yang mengadakan profilasi (misalnya, epitel kriptaintestin) untuk mempertahankan jumlah sel yang tetap d) Kematian sel yang sudah melaksanakan tugasnya (misalnya, sel neutrofil sesudah respon inflamasi akut) e) Penghapusan limfosit swareaktif yang berpotensi berbahaya f) Kematian sel yang ditimbulkan oleh sel-sel T sitotoksik (untuk menghilanngkan sel yang terinfeksi virus atau sel neoplasma Fisiologis, contoh : a) Kematian sel yang ditinbulkan oleh berbagai rangsangan yang menyebabkan jejas b) Aktifitas Enzim Telomerase c) Atrofi patologik dalam organ parenkimal pasca obstruksi saluran (misalnya, pankreas) Terjadi pada satu sel saja Non-Lisis (dengan membentuk Apoptotic body) Sel Tetap Ukurannya Tidak ada inflamasi Tidak merusak Sel tetangga Pembersihan berlangsung cepat karena ada rangsangan dari apoptotic body untuk mengkode lingkungannya untuk memakannya(makrofage) Urutan kronologis Apoptosis 1. Fragmentasi DNA 2. Penyusutan sitoplasma(memompa keluar ion K+,Cl- dan Osmolit Organik) 3. Perubahan pada membrane (Terbentuk Apoptotic body) 4. Kematian sel tanpa lisis (mengaktifkan rangsangan lingkungan untuk memakan apoptotic body) ADAPTASI SEL

Terjadi pada kumpulan sel Lisis(organel sel keluar) Sel Membengkak Inflamasi Merusak Sel tetangga Pembersihan sisa oleh fagosit dan sistem imun sulit Urutan kronologis Nekrosis 1. Pembengkakan sel 2. Digesti kromatin 3. Rusaknya membrane (plasma dan organel) 4. Hidrolisis DNA 5. Vakuolasi oleh RE 6. Kematian sel dengan lisis

Sel mengalami adaptasi dengan perubahan lingkungannya. Macam-macamnya : a. Atrofi

Penyusutan ukuran sel akibat kehilangan bahan sel. Bila jumlah sel yang terlibat cukup, seluruh jaringan dan alat tubuh berkurang. Penyebab atrofi : 1. 2. 3. 4. 5. b. Berkurangnya beban kerja Hilangnya persarafan Berkurangnya perbekalan darah Nutrisi yang tidak memadai Hilangnya rangsang hormon Hipertrofi

Ukuran sel bertambah besar dan menyebabkan penambahan ukuran organ, Tidak ada sel baru hanya sel yang menjadi lebih besar. Penyebab : Fungsi / baban kerja yang meningkat Rangsangan hormon spesifik

Bisa fisiologis maupun patologis yang disebabkan juga oleh peningkatan kebutuhan fungsional atau rangsangan hormonal spesifik.

c.-

HiperplasiaPeningkatan jumlah sel dalam organ maupun jaringan, Mengakibatkan menyeluruh, Hyperplasia dapat fisiologik atau patogenik. Hiperplasia fisiologik sendiri dapat dibagi menjadi: Hiperplasia Hormonal penambahan ukuran organ secara

1.

Contoh hiperplasia hormonal terjadi pada proliferasi sel epitel kelenjar payudara perempuan pada saat masa pubertas dan selama kehamilan. Hiperplasia Kompensatoris

Misalnya hiperplasia yang terjadi saat sebagian jaringan di buang atau rusak, jadi hiperplasia yang terjadi sebagai kompensasi atau

pengganti jaringan yang rusak. Hiperplasia juga merupakan respon kritis sel jaringan ikat pada penyembuhan luka.

2.-

Hiperplasia patologi Contoh stimulasi faktor pertumbuhan atau hormonal yang berlebih Jika rangsangan factor hormonal atau factor pertumbuhan hilang, hyperplasia akan hilang,

d.-

MetaplasiaPerubahan reversible, Pada perubahan tersebut satu jenis sel dewasa digantikan oleh jenis sel dewasa lain. Adaptasi seluler, yang selnya sensitive terhadap stress tertentu, digantikan oleh jenis sel lain yang lebih mampu bertahan pada lingkungan kebalikan.

-

Metaplasia diperkirakan berasal dari pemrograman kembali genetika sel stem epithelial atau sel mesenkimal jaringan ikat yang tidak berdeferensiasi.

-

Contoh : metaplasia epithelial ditunjukkan dengan perubahan epitel gepeng yang terjadi pada epitel saluran nafas perokok kretek (kebiasaan). Sel epitel silindris bersilia normal pada trakea dan bronkus, secara local atau luas, diganti dengan sel epitel gepeng bertingkat.

(Sumber Buku Ajar Patologi 1 Robbins dan Kumar)

SUMBER RESUME 1. Anatomi dan Fisiologi Untuk Pemula (Ethel Sloane) 2. Biologi Molekuler (Triwibowo Yuwono) 3. Prinsip Dasar Ilmu Gizi (Sunita Almatsier) 4. Buku Biologi Kelas 3 SMA, Penerbit Erlangga 5. Buku Ajar Patologi 1 (Robbins dan Kumar) 6. Diktat Enzim (dr. Hairrudin) 7. Biologi Modern (Wildan Yatim)8. Biologi Sel (dr. Juwono dan dr. Achmad Zulfa Juniarto)

9. Wikipedia