Dr. BAMBANG HERU BUDIANTO, MS.Jl. KS. TUBUN, GANG NANAS RT 06/VII, REJASARI, PURWOKERTOTELP. 622227/HP. 08122716775

KONTRAK PEMBELAJARANCERAMAH DAN DISKUSISISTIM PENILAIAN : 80 = A66 79,99 = B56 65,99 = C46 55,99 = D 45,99 = E

MATERI PEMBELAJARAN

TEMA-TEMA DLM MEMPELAJARI KEHIDUPANKIMIA KEHIDUPANORGANISASI KEHIDUPANSTRUKTUR DAN FUNGSI SISTIM ORGAN TUBUH MANUSIAEKOSISTIMKLASIFIKASI MIKROORGANISME

I. TEMA-TEMA DLM MEMPELAJARI KEHIDUPANDUNIA KEHIDUPAN MERUPAKAN SUATU HIRARKI, DI MANA SETIAP TINGKAT STRUKTUR BIOLOGIS MERUPAKAN PENGEMBANGAN DARI TINGKATAN DIBAWAHNYASETIAP TINGKATAN STRUKTUR BIOLOGIS MEMPUNYAI SIFAT-SIFAT BARU (EMERGENS PROPERTY)SEL ADALAH UNIT DASAR DARI STRUKTUR DAN FUNGSI SUATU ORGANISMEKELANGSUNGAN KEHIDUPAN BERDASAR PADA INFORMASI YG DPT DIWARISKAN (DNA)STRUKTUR DAN FUNGSI SALING TERKAIT DI SEMUA TINGKAT ORGANISASI BIOLOGISORGANISME MERUPAKAN SISTEM TERBUKA YG TERUS MENERUS BERINTERAKSI DENGAN LINGKUNGANNYAMEKANISME PENGATUR MEMASTIKAN ADANYA KESEIMBANGAN DINAMIK DALAM SISTIM KEHIDUPAN

HIRARKI KEHIDUPAN

SEL : UNIT DASAR STRUKTUR DAN FUNGSI SUATU ORGANISMEsetiap sel terbentuk atau berasal dari pembelahan sel yang sudah ada.terdapat kesamaan yang mendasar dalam hal komposisi kimia dan aktifitas metabolisme.fungsi makhluk hidup secara keseluruhan ditentukan oleh aktifitas dan interaksi dari unit unit sel yang ada.

Pembagian dunia kehidupan berdasarkan karateristik struktur subseluler dari sel penyusun organisme

SEL HEWAN

SEL TUMBUHAN

Characteristic biomembranes and organelles Plasma Membrane A lipid/protein/carbohydrate complex, providing a barrier and containing transport and signalling systems Nucleus Double membrane surrounding the chromosomes and the nucleolus. Pores allow specific communication with the cytoplasm. The nucleolus is a site for synthesis of RNA making up the ribosome. Mitochondria Surrounded by a double membrane with a series of folds called cristae. Functions in energy production through metabolism. Contains its own DNA.

Chloroplasts (plastids) Surrounded by a double membrane, containing stacked thylacoid membranes. Responsible for photosynthesis, the trapping of light energy for the synthesis of sugars. Contains DNARough endoplasmic reticulum (RER) A network of interconnected membranes forming channels within the cell. Covered with ribosomes (causing the "rough" appearance) which are in the process of synthesizing proteins for secretion or localization in membranes. Smooth endoplasmic reticulum (SER) A network of interconnected membranes forming channels within the cell. A site for synthesis and metabolism of lipids. Also contains enzymes for detoxifying chemicals including drugs and pesticides.

Golgi apparatus A series of stacked membranes. Vesicles (small membrane surrounded bags) carry materials from the RER to the Golgi apparatus. Vesicles move between the stacks while the proteins are "processed" to a mature form. Vesicles then carry newly formed membrane and secreted proteins to their final destinations including secretion or membrane localization. Lysosymes A membrane bound organelle that is responsible for degrading proteins and membranes in the cell, and also helps degrade materials ingested by the cell. Vacuoles Membrane surrounded "bags" that contain water and storage materials in plants.

Peroxisomes or Microbodies Produce and degrade hydrogen peroxide, a toxic compound that can be produced during metabolism. Cell wall Plants have a rigid cell wall in addition to their cell membranes. Skala Ukuran dalam Biologi Sel - daya urai penglihatan manusia sangat terbatas (0,1 mm atau 100 mikron) sehingga sel yang mempunyai diameter dibawah 0,1 mm tidak akan terlihat oleh mata manusia.

Oleh karena itulah diperlukan alat bantu berupa mikroskop yang mempunyai daya urai lebih baik. Daya urai mikroskop cahaya dapat mencapai 0,2 mikron sedangkan mikroskop elektron dapat mencapai 4 Angstrom unit. Untuk lebih memahami ukuran ukuran yang ada dalam Biologi Sel dibawah ini terdapat ukuran panjang mulai dari 1 m sampai 1 Angstrom unit : 1 m = 1000 mm 1 mm = 1000 mikron 1 mikron = 1000 milimikron/nanometer 1 nanometer = 10 Angstrom unit

LAPANG OBSERVASI BIOLOGIUkuran Bidang Struktur Pengamatan ilmu1 mm Anatomi Organ10-100 mikron Histologi Jaringan0,2-10 mikron Biologi Sel Sel, kuman10-2000 A Biologi Komponen sel, virus molekuler< 10 A Struktur molekul Atom & atom

Ukuran sel dalam m, karena itu hanya dapat terlihat dengan mikroskop. Besarnya berkisar antara 0,1 dan 100 m. Sel terbesar adalah telur (ovum) karena mengandung butir cadangan makanan (yolk) dan selaput pelindung. Makin banyak makanan cadangan makin besar sel, makin tebal selaput pelindungnya. Ovum terbesar adalah telur burung onta yang berdiameter 15 cm, sedangkan diameter telur manusia 0,1 mm. Kenapa sel mikroskopis ?Hal ini dikarenakan :Ke luar masuk zat lewat membran sel harus cepatMakin kecil sel makin tinggi kecepatan reaksi kimia didalamnya, maka perlu cepat ke luar masuk zat lewat membranLuas membran harus seimbang dengan isi sel dan besar inti. Jika tidak, aktivitas sel secara keseluruhan akan terganggu.

Membran menentukan ke luar masuk zat. Besar dan cepatnya ke luar masuk ditentukan oleh luas membran. Makin luas membran, makin besar kesempatan ke luar masuknya. Zat-zat yang harus lancar masuk diantaranya adalah asam amino, glukosa, ion mineral, oksigen, hormon dan enzim. Sedang, zat-zat yang harus lancar ke luar adalah karbondioksida, amonia dan zat-zat hasil produksi serta getah.Agar membran jadi luas, secara relatif sel harus dibagi-bagi atas ukuran lebih kecil. Sebagai gambaran perhatikan gambar bola besar yang didalamnya berisi penuh bola-bola kecil. Luas membran semua bola kecil di dalamnya, 10 x lebih besar daripada luas bola besar di luarnya

Bola kecil : r = 0,1 m Luas : 4 r2 = 4 x 22/7 x 0,12 = 0,126 m2Isi : 4/3 r3 = 4/3 x 22/7 x 0,12 = 0,0042 m3Bola besar :R = 1 m Luas : 4 r2 = 4 x 22/7 x 12 = 12,6 m2Isi : 4/3 r3 = 4/3 x 22/7 x 12 = 4,2 m3RrDianggap membrane bola-bola kecil tipis sekali, sehingga dapat diabaikan, maka banyaknya bola kecil yang dapat masuk bola besar = 4,2/0,0042 = 1000. Jumlah luas bola kecil dalam bola besar menjadi = 1000 x 0,126 m2 = 126 m2. Luas bola besar 12,6 m2. Jadi jumlah luas bola kecil 10 x luas bola besar. Karena itu, ke luar masuk zat akan 10 x lebih banyak pada keseluruhan kelompok bola kecil itu.

Itulah sebab : makin besar tubuh organisme, bukan makin besar sel, tapi makin banyak sel. Besar sel tikus sama saja dengan sel gajah. Sel diusahakan pula agar kecil, agar reaksi kimia berlangsung cepat dan lancar. Makin sempit medium reaksinya, makin besar kesempatan zat bersentuhan dan bereaksi, dan zat yang dibutuhkan semakin sedikit.Luas membrane harus pula seimbang dengan isi sitoplasma dan besar inti. Kalau membrane terlalu luas, ke luar masuk zat tidak bias diimbangi oleh sitoplasma yang merupakan tempat terjadinya aktivitas sel. Inti adalah pusat segala kegiatan, asal segala perintah dan control. Kalau sel terlalu besar sedang inti kecil, inti tidak bisa mengimbangi ke luar masuk zat dan reaksi kimia dalam sitoplasma. Ini bisa mengakibatkan terhalangnya aktivitas sel secara keseluruhan.

ADA PERTANYAAN ?

KELANGSUNGAN KEHIDUPAN BERDASAR PADA INFORMASI YG DPT DIWARISKAN (DNA)

HIDUP TERJADI DI ALAM TERBUKACONTOH : AKAR MENYERAP AIR DAN MINERAL DARI TANAH, SEDANGKAN DAUN MENGAMBIL CO2 DARI UDARA. ENERGI MATAHARI YG DISERAP KLOROFIL MEMICU TERJADINYA FOTOSINTESIS, DAN MELEPAS O2SUATU KESATUAN YG SALING BERTUKAR MATERI DAN ENERGI DENGAN LINGKUNGANNYA

ORGANISME MERUPAKAN SISTEM TERBUKA YANG TERUSMENERUS BERINTERAKSI DENGAN LINGKUNGANNYA

MEKANISME PENGATUR UNTUK KESEIMBANGAN DINAMIK DALAM SISTIM KEHIDUPANMEKANISME UMPAN BALIK POSITIF DAN NEGATIF

MEKANISME UMPAN BALIK POSITIF

Hidup ? Apa bedanya dengan benda mati ?

OrganizationResponsivenessGrowth ReproductionMovement Metabolism

II. KIMIA KEHIDUPANOrganisme tersusun oleh materiMateri terdiri atas unsur-unsurKehidupan membutuhkan sekitar 25 unsur (C, O, H dan N 90%, P, S, Ca, K 4% dll) serta unsur mikro (Fe, I dll. )Perilaku unsur ditentukan oleh struktur atom penyusunnyaNo. atom (proton), no massa (BA) : proton+ netronIsotop : proton sama, tapi netron berbeda

ELEKTRON

IKATAN KIMIAWIATOM BERGABUNG MEMBENTUK MOLEKULIKATAN KOVALEN : SHARING NON POLAR : ELEKTRON DIPAKAI BERSAMA DNG SETARA (CONTOH : H2, O2, CH4) DAN POLAR : TIDAK SETARA (IKATAN H DAN O PADA MOLEKUL AIR)IKATAN NONKOVALEN : IKATAN IONIK (CONTOH : IKATAN Na DAN Cl pada pembentukan garam dapur, NaCl)

IKATANKOVALEN :SHARING ELEKTRON

Ikatan ionik

MAKROMOLEKUL MAKROMOLEKUL : KARBOHIDRAT, LIPID, PROTEIN DAN ASAM NUKLEATTIGA MOLEKUL BESAR YANG MENYERUPAI RANTAI (POLIMER) ADALAH KARBOHIDRAT, PROTEIN DAN ASAM NUKLEAT. POLIMER ADALAH SUATU MOLEKUL PANJANG YANG TERDIRI ATAS BANYAK BLOK PENYUSUN YANG IDENTIK ATAU SERUPA YANG DIHUBUNGKAN OLEH IKATAN-IKATAN KOVALEN.UNIT-UNIT YANG DISUSUN BERULANG-ULANG YANG BERFUNGSI SEBAGAI BLOK PENYUSUN SUATU POLIMER ADALAH MOLEKUL KECIL YANG DISEBUT MONOMER.

KARBOHIDRAT(Bahan Bakar dan Materi Pembangun)Istilah karbohidrat meliputi gula dan polimernya. Karbohidrat paling sederhana adalah monosakarida (gula sederhana). Disakarida adalah gula ganda, yang terdiri atas 2 monosakarida yang dihubungkan melalui kondensasi. Karbohidrat yang merupakan makromolekul adalah polisakarida, polimer yang terdiri dari banyak gula.Monosakarida memiliki rumus molekul yang merupakan kelipatan CH2O. Contoh : glukosa (C6H12O6). Tergantung dari lokasi gugus karbonil, maka gula bisa sebagai aldosa(gula aldehida) atau sebagai ketosa (gula keton). Glukosa adalah aldosa, sedangkan fruktosa adalah ketosa.Monosakarida khususnya glukosa merupakan nutrien utama sel melalui suatu proses yang disebut respirasi seluler, di mana sel mengekstraksi energi yang tersimpan dalam molekul glukosa.

PS FARMASI, UNSOED

Molekul gula yang tidak segera digunakan, umumnya disimpan sebagai monomer yang bergabung membentuk disakarida atau polisakarida. Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosidik, suatu ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui reaksi dehidrasi. Ikatan glikosidik menghubungkan karbon nomor 1 dari satu glukosa dengan karbon nomor 4 dari glukosa ke dua (disebut juga ikatan 1-4). Contoh maltosa yang merupakan bahan untuk membuat bir. Contoh lain adalah laktosa yang ditemukan dalam susu, terdiri atas sebuah molekul glukosa yang berikatan dengan sebuah molekul galaktosa. Sedangkan, disakarida yang paling banyak kita konsumsi sehari-hari adalah sukrosa. Kedua monomernya adalah glukosa dan fruktosa.

PS FARMASI, UNSOED

LIPIDLipid adalah salah satu kategori molekul biologis yang besar yang tidak mencakup polimer. Lipid tidak memiliki atau sedikit sekali afinitasnya terhadap air. Perilaku hidrofobiknya ini didasarkan pada struktur molekulernya. Meskipun lipid bisa memiliki beberapa ikatan polar yang berikatan dengan oksigen, namun sebahagian besar lipid terdiri atas hidrokarbon. Lipid meliputi waxes (lilin), lemak, fosfolipid dan steroid.Lemak disusun dari dua jenis molekul yang lebih kecil yaitu gliserol dan asam lemak melalui reaksi dehidrasi. Gliserol adalah sejenis alcohol yang memiliki 3 karbon, yang masing-masing mengandung sebuah gugus hidroksil. Asam lemak memiliki kerangka karbon yang panjang, umumnya 16 sampai 18 atom karbon panjangnya.

Salah satu ujung asam lemak itu adalah kepala yang terdiri atas suatu gugus karboksil, gugus fungsional yang menyebabkan molekul ini disebut asam lemak. Yang berikatan dengan gugus karboksil adalah hidrokarbon panjang yang disebut ekor. Ikatan C-H nonpolar yang terdapat pada ekor asam lemak itu menyebabkan lemak bersifat hidrofobik. Lemak terpisah dari air karena molekul air membentuk ikatan hydrogen satu sama lain dan menyingkirkan lemak. Asam lemak terdiri atas asam lemak jenuh dan tidak jenuh. Disebut asam lemak jenuh apabila tidak ada ikatan ganda di antara atom-atom karbon yang menyusun ekor, sedangkan disebut asam lemak tidak jenuh apabila memiliki satu atau lebih ikatan ganda, yang terbentuk melalui pengeluaran atom hydrogen dari kerangka karbon.

Sebagian besar lemak hewan adalah lemak jenuh, yang berbentuk padat dalam suhu ruangan. Sebaliknya, lemak tumbuhan dan ikan umumnya tidak jenuh dan dalam bentuk cair pada suhu ruangan sehingga lemak tumbuhan dan ikan disebut minyak. Contoh minyak jagung dan minyak hati ikan cod. Fungsi utama lemak adalah cadangan energi. Satu gram cadangan lemak memiliki kandungan energi 2 x lipat dibandingkan dengan satu gram polikarida seperti misalnya pati. Fosfolipid mempunyai kemiripan dengan lemak, namun molekul ini hanya memiliki dua asam lemak. Pada membrane sel, fosfolipid tersusun dalam suatu bilayer atau lapisan ganda. Lipid yang kerangka karbonnya terdiri atas empat cincin yang menyatu disebut steroid. Perbedaan jenis steroid terletak pada gugus fungsional yang terikat dengan kumpulan cincin ini. Salah satu steroid adalah kolesterol, merupakan komponen umum membrane sel hewan dan juga precursor bagi berbagai steroid lain yang akan disintesis. Hormon seks vertebrata merupakan steroid yang dihasilkan dari kolesterol.

PROTEINProtein terdiri atas satu atau lebih polipeptida yang berlipat membentuk suatu konformasi 3 dimensi yang spesifik. Polipeptida adalah polimer asam amino yang dihubungkan dalam suatu urutan yang spesifik. Protein tersusun dari 20 asam amino yang berbeda, masing-masing dengan rantai samping (gugus R) yang khas. Gugus karboksil dan gugus amino dari asam amino yang berdekatan akan berikatan dalam ikatan-ikatan peptida. Jadi, asam amino adalah molekul organic yang memiliki gugus karboksil dan gugus amino. Selain gugus tersebut juga didapatkan atom hydrogen dan berbagai gugus yang disimbolkan dengan R.

Protein memiliki 4 struktur yang terdiri atas struktur primer, sekunder, tersier dan kuartener. Struktur primer suatu protein adalah urutan uniknya yang terdiri dari asam amino. Struktur sekunder adalah pelipatan atau pelilitan polipeptida itu dalam konfigurasi berulang, yang dihasilkan dari pembentukan ikatan hydrogen antara bagian-bagian tulang belakang polipeptida. Struktur tersier adalah keseluruhan bentuk 3 dimensi suatu polipeptida dan dihasilkan dari interaksi antara rantai-rantai samping asam amino. Protein yang terbuat lebih dari satu rantai polipeptida (subunit) memiliki tingkatan struktur kuartener.

ASAM NUKLEAT (Polimer Informasi)Urutan asam amino suatu polipeptida diprogram oleh satu unit penurunan sifat genetic yang dikenal dengan nama gen. Gen terdiri atas DNA, polimer yang termasuk dalam senyawa yang dikenal dengan asam nukleat. Terdapat dua jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA adalah materi genetic yang diwarisi organisme dari orang tuanya. Suatu molekul DNA sangat panjang dan umumnya terdiri atas ratusan bahkan ribuan gen. Informasi yang terkode dalam struktur DNA memprogram semua aktivitas sel.

Meskipun demikian, DNA tidak terlibat secara langsung dalam pelaksanaan operasi sel, diperlukan protein untuk mengimplementasikan program genetic tersebut. Protein adalah hardware molekuler sel, sedangkan DNA adalah software yang berisi program genetic. Jadi urutan aliran informasi genetiknya adalah DNA RNA protein. Asam nukleat merupakan polimer dari monomer-monomer yang disebut nukleotida. Nukleotida terdiri atas 3 bagian yaitu suatu molekul organic yang disebut basa nitrogen, pentosa (gula berkarbon 5) dan gugus fosfat.

Basa nitrogen terdiri atas pirimidin dan purin. Pirimidin memiliki cincin enam-anggota yang terdiri dari atom karbon dan nitrogen (atom nitrogen cenderung mengambil H+ dari larutan, yang menjelaskan istilah basa nitrogen). Anggotan keluarga pirimidin adalah sitosin (C), timin (T) dan urasil (U). Purin lebih besar, dengan cincing enam-anggota yang menyatu dengan cincin lima-anggota. Yang termasuk purin adalah adenine (A) dan guanine (G). A, G dan C ditemukan pada DNA dan RNA, sedangkan timin hanya ditemukan dalam DNA dan urasil hanya pada RNA.

Pentosa yang berikatan dengan basa nitrogen adalah ribose pada nukleotida RNA, dan deoksiribosa pada molekul DNA. Perbedaan satu-satunya di antara ke dua gula ini adalah bahwa deoksiribosa tidak memiliki satu atom oksigen pada karbon nomor 2, sehingga disebut deoksi. Dalam suatu polimer asam nukleat atau polinukleotida, nukleotidanya dihubungkan dengan ikatan kovalen yang disebut ikatan fosfodiester antara fosfat dari suatu nukleotida dan gula dari nukleotida berikutnya. Pengikatan ini menghasilkan suatu tulang belakang dengan pola gula-fosfat-gula-fosfat yang berulang. Disepanjang tulang belakang gula-fosfat ini terdapat tempelan tambahan yang terdiri atas basa-basa nitrogen