Kontrak pembelajaran :20 % ujian semester10 % terstruktur40 % ujian utama30 % praktikumTerstruktur : Rev journal terbitan 5 th terakhir, asal journal luar negeri.Topik tiap kelas berbeda-beda.Topik kelas B1: Fotosintesis.B2: enzim.A1 : as. Nukleat & sintesis proteinA2 : Metabolisme nitrogen.

Apa itu Fisiologi TumbuhanBahasan tentang aktivitas suatu organisme dalam menjaga dan mengatur kehidupannya.Fisiologi Tumbuhan I (2-1) : metabolisme, fotosintesis, respirasi.Fisiologi Tumbuhan II (2-1) : hubungan tumbuhan dg lingk, hormon tumbuh.

Klasifikasi Metabolik OrganismeOrganismeheterotrofautotrof

autotrofchemofototroffototrofCO2cahayaSel hijau/tum tinggi, algae biru hijau, bakteri fotosinCO2Reaksi redoksBakteri H2,S2.Fe, bakteri denitrifikasitype orgSumber CSumber energicontoh

heterotrofChemo organotroffotoorganotrofSeny organikcahayaBakteri ungu non sulfurReaksi redoksSemua hw tinggi, kebanyakan mikroorganismeSeny organiktype orgSumber CSumber energicontoh

BiologiFisiologi modernMatematikaFisiologi TumbuhanFisikaKimiaHub. Fisiologi Tumbuhan dg ilmu2 yg lain ?

Sel Tumbuhan Dinding selProtoplasma

Dinding selDinding primer : awal pembentukan. Td 9-25% selulosa, 25-50% hemiselulosa, 10-35% pektat, 10% protein & lemak.Dinding sekunder : penebalan pd dinding, dpt berlapis2Lamela tengah : yg merekatkan sel satu dg lainnya.Plasmodesmata : pori yg akan mengalirkan protoplasma dr satu sel ke sel lainnya.

protoplasmavakuolanukleussitoplasmaBhn2 ergastik

Sitoplasma Membran plasmaSist endomembran : RE, golgi.Sitoskeleton : mikrotobule, mikrofilamenRibosome Mitokondria Plastida : leukoplas, khloroplasSitosol.

Nukleus Nukleoplas : cairan inti.KhromatinNukleolus : anak inti

Bahan-bahan ergastikKristalTaninFats & oilStrach grainProtein

ASAM NUKLEAT

Mahluk hidupMelakukan metabolisme : respirasi dan sintesisKekekalan : reproduksiKedua aktivitas dikendalikan oleh DNA

Apa yg dimaksud dg as. nukleatMrp st polinukleotida (n-nukleotida)Polinukleotida tss dr n nuleotidaNukleotida td nukleosida + pospat organikNukleosida tss basa + gula

Gula = pentosa (ribosa atau deoksiribosa)Basa = purin ( adenin atau guanin) = pirimidin ( sitoson, timin atau urasil)

GULA PENTOSA3'4'5'2'1'3'4'5'2'1'

BASA NITROGENPIRIMIDINPURINRNADNA

deoksi-RIBOSARIBOSA1'2'3'4'5'1'2'3'4'5'

Model struktur fisik molekul DNAWatson dan Crick (1953)

DASAR PEMODELAN STRUKTUR DNA

Model struktur fisik molekul DNAWatson dan Crick (1953)

GULA - FOSFATBASA NITROGENANALOG: MODEL TANGGA BERPILIN (DOUBLE HELIX)TANGGA SPIRAL

Fungsi DNA gen dlm selJml kromosom akan menentukan spesiesDlm kromosom tdp gen sbg pembawa sf yg akan membedakan antar individuGen mrp nukleoprotein yg td DNA sbg pembawa sifatPeran gen :Mengkontrol pembentukan DNA baru yg sama persis dg yg asliMengkontrol pembentukan protein

Pembentukan DNA baruPembentukan DNA baru terj bersamaan dg terjd-nya proses penggandaan kromosom & pembelahan selPd waktu pembelahan sel, akan terj pula penggandaan kromosom & di dlm-nya terj penggandaan molekul2 DNAProses tsb disebut replikasi DNA

Dogma centralReplikasi = penggandaan bhn inf genitik. Transkripsi = sint RNA, menggunakan sf spesifik DNA sbg blue print. Translasi = penterjemahan kode genetik yg ada pd RNA menj urutan as. Amino dlm sint proteinDNASint proteinRNAreplikasitranskripsitranslasi

dispersif konservatifTIGA HIPOTESIS REPLIKASI DNAsemikonservatifUNTAI DNA LAMAUNTAI DNA BARU

Concept 6: Translation in a Eukaryotic Cell In a eukaryotic cell, mRNA is synthesized in the nucleus and translated on ribosomes in the cytoplasm. A protein-coding gene is transcribed into a pre-mRNA. Pre-mRNA is processed into a mature mRNA. mRNA exits the nucleus. mRNA is translated on ribosomes to produce the polypeptide chain.

Konservatif = double helix yg lama tetap tdk berubah, disampingnya terbentuk double helix baru.Semikonservatif = 2 pita double helix memisahkan diri, pita yg lama berlaku sbg unt mbtk pita pasangan yg baru.Dispersif = double helix putus memanjang menj bbr potongan kecil

Peranan DNA & RNA dlm sint proteinPd proses trankripsiPd proses ini m-RNA dicetak oleh salah satu pita DNA atas pengaruh enzim RNA pilomerase. M-RNA cetakan tsb disebut RNA templet. Stl m-RNA selesai menerima informasi genetik dr DNA, kmd m-RNA menembus inti menempatkan diri pd ribosom

TAHAPAN TRANSKRIPSI1. PENGIKATAN RNA POLIMERASE DAN INISIASI TRANSKRIPSIRNA polimerase mengikat dan mengawali transkripsi transkripsi pada daerah DNA yang disebut PROMOTORPada prokariot, RNA polimerase mengikat langsung PROMOTOR Pada eukariot, RNA polimerase bersama faktor transkripsi membentuk kompleks inisiasi transkripsi2. ELONGASI UNTAI RNASetelah mengikat promotor, RNA polimerase membuka pilinan DNA dan mengawali sintesis RNA pada titik awal (start)3. TERMINASI TRANSKRIPSITranskripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut TERMINATOR

Peranan DNA & RNA dlm sint proteinPd proses translasiPd proses ini t-RNA berfs mengikat as amino, yg sebelumnya diberi ATP, yg akan dibawa ke ribosom. Di ujung t-RNA tdp 3 basa yg disebut antikodon. Basa antikodon ini akan mencari ps yg tdp pd m-RNA. Jd seolah-oleh sbg komputer penterjemah urutan nukleotida DNA ke protein.

1. INISIASI 2. ELONGASI3. TERMINASITIGA TAHAP TRANSLASI:

An initiation complex for translation forms by the assembly of the ribosomal subunits and initiator tRNA (met-tRNA) at the start codon on the mRNA The initiation complex is completed 1. INISIASI

2. ELONGASI

3. TERMINASI

At a stop codon, a release factor reads the triplet, and polypeptide synthesis ends; the polypeptide is released from the tRNA, the tRNA is released from the ribosome, and the two ribosomal subunits separate from the mRNA Polypeptide synthesis repeats until a stop codon is reached

Concept 14: Polysomes Several ribosomes can translate an mRNA at the same time, forming what is called a polysome More than one ribosome can translate an mRNA at one time, making it possible to produce many polypeptides simultaneously from a single mRNA

Jenis-jenis RNA1. m-RNA (massengger RNA), tdp dlm nukleoplasma. Btk pita tunggal yg lurus. Fs menerima informasi genetik dr DNA, dg cara m-RNA mendekati salah satu pita DNA yg membuka spiralnya tas pengaruh RNA polimerasiRantai DNARantai RNA komplementer

Jenis-jenis RNA2. t-RNA (transfer RNA), mrp pita tunggal, memp btk yg khas (spt daun semanggi). Tdp dlm sitoplasma & bertugas mengikat as. Amino.3. r-RNA (ribosom RNA) tdp dlm ribosom. Bertugas mbk protein.

Derivat lain asam nukleat Di dlm sel tdp bbr nukleotida bebas yg memp peran penting dlm metabolisme :Adenosin nukleotida (ADP & ATP) mrp st molekul yg kaya energi.NAD/P (nikotinamid adenin dinukleotida/pospat), sbg koenzim I & II serta FAD (flavin adenosin dinukleotida), yg berperan dlm reaksi oksidasi reduksi biologi (sbg aseptor hidrogen).

Derivat lain asam nukleat3. Nukleotida koenzim pemindah gula.Di dlm sel tumb tdp bbr koenzim yg dpt memindahkan gula ke molekul aseptornya. Mereka berperan dlm sint sukrosa, pati, selulosa & hemi selulosa. Koenzim ini adl komplek dr gula, umumnya glukosa dg gugusan pospat dr nukleotidaContoh :UDPG = uridin dipospo glukosaADPG = adenosin dipospo glukosaCDPG = citidin dipospo glukosaGDPG = guanosin dipospo glukosa

Banyak reaksi-reaksi yg terj scr serempak & bersinambungan, agar berjalan sebagai mana mestinya mk perlu adanya pengaturanPerlu adanya pengaturan : enzimCiri mahluk hidup ?

ENZIM

What is an enzyme?

Enzymes are catalytic proteins.

Enzymes increase reaction rates up to 1019 times faster than the uncatalyzed reaction. (Typically thousands to millions of times faster.)

Enzymes are highly specific in their catalytic function this allows a desired reaction to occur, for instance, in metabolism.

What are enzymes?Activation energyEnzymes allow reactions with lower energy

What are enzymes?Definition - a protein that catalyses (speeds up) chemical reactions without being changed

Sifat sifat EnzimEnzim aktif dlm jml sgt sedikit. Dlm reaksi biokimia hy sjml kecil enzim diperlukan unt mengubah sjml besar subtrat menjadi hasil.Enzim bekerja sgt spesifik, unt subtrat ttt diperlukan unzim ttt.Enzim tdk mempengaruhi keseimbangan reaksi biokimia.Enzim adl protein, shg sgt mudah dipengruhi oleh suhu & pH. Dlm keadaan ttt dpt terpengaruh oleh hsl reaksi (produk).

Klasifikasi enzim, berdasarkan tipe reaksiEnzim hidrolase. Mengkatalisir penambahan air. Reaksi biasanya bolak-balik shg disebut enzim kondensasi (sintesis). Contoh : esterase, karboksilase, protease.

2. Enzim oksidoreduktase (oksidase-reduktase). Mengkatalisir pengambilan atau penambahan hidrogen atau elektron dari atau ke subtrat. Enzim ini menempati posisi utama dlm metabolisme. Contoh : dehidrogenase, oksidase.

3. Enzim fosforilase. Hampir sama dg hidrolase hy pd enzim fosforilase yg ditambahkan adalah fosfat. Fosforilase yg dikenal adl yg mengkatalisis penambahan fosfat ke ikatan glikosida, pati & glikogen.

4. Enzim transferase. Mengkatalisir pemindahan ggs dr satu mol donor ke satu mol aseptor, yg termasuk kel enzim ini adl transglikasidase, transpetidase, transaminase, transmetilase & transasilase

5. Enzim karboksilase. Mengkatalisir pengambilan atau penambahan CO2, yg mengambil CO2 adl glutamat dekarboksilase, sedangkan yg mengkalitisis penambahan CO2 adl karboksidismutase. Enzim ini penting pd fotosintesis yg mengkatalisis karboksilasi ribosa 1,5 difosfat.

6. Enzim isomerase. Mengkatalisir perubahan gula aldosa menjadi ketosa. Apa yg dimaksud gula aldosa & ketosa ??? (PR yaaa)

7. Enzim epimerase. Mengkatalisir perubahan satu gula atau satu derivat gula menjadi epimernya. Apa yg dimaksud epimer (PR yaaa)

Bagian bagian enzimApoenzim : proteinCoenzim (kofaktor) : non protein. Disebut : ggs prostetik, dpt brp :Ion logam : kofaktor anorganik : Cu, Fe, Mn, Ca, KSeny organik : NAD, NADP, FMN, FAD, CoA, Vit.Pd saat bekerja coenzim berperan sbg penerima atom yg akan ditambahkan atau dipisahkan dr subtrat

Mekanisme kerja enzimPeranan enzim tergantung pd kombinasi ant enzim dg mol subtrat. Subtrat yg akan bereaksi, terlebih dahulu melekat pd mol enzim pd daerah sisi aktif (sisi katalitik). Tempat tsb memp permukaan yg setangkup dg permukaan subtrat. Keadaan ini menyebabkan enzim bekerja spesifik unt subtarat ttt.

produkKomplek enzim substrat

Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja enzimKonsentrasi substrat. Sampai batas ttt, kenaikan substrat dpt meningkatkan laju reaksi.

Chart1

10

15

20

22

22.5

22.7

Kecepatan

konsentrasi substrat

kec. reaksi

laju reaksi

Sheet1

Konsentrasi substratKecepatan

110

215

320

422

522.5

622.7

Sheet1

0

0

0

0

0

0

Kecepatan

konsentrasi substrat

kec. reaksi

laju reaksi

Sheet2

Sheet3

2. Konsentrasi enzim. Penambahan enzim akan meningkatkan laju reaksi selama substrat masih tersedia.

Chart2

5

10

15

20

25

30

Konsentrasi substrat

konsentrasi substrat

kec. reaksi

Laju reaksi

Sheet1

Konsentrasi substratKecepatan

2510

41015

61520

82022

102522.5

123022.7

Sheet1

Kecepatan

konsentrasi substrat

kec. reaksi

laju reaksi

Sheet2

Konsentrasi substrat

konsentrasi substrat

kec. reaksi

Laju reaksi

Sheet3

3. Temperatur. Kenaikan temperatur dpt meningkatkan laju reaksi, namun kr enzim mrp protein mk pd temperatur ttt enzim tsb dpt terdenaturasi. 4. pH. Kerja enzim optimum pd pH ttt, shg perubahan pH akan menurunkan laju raksi. 5. Zat penghambat. Hambatan thd kerja enzim dpt bersif kompetitif maunpun non kompetitif

Hambatan kompetitif.Hambatan yg memp sisi menyerupai substrat, shg akan menempati sisi aktif enzim, akan tbk komplek enzim dg hambatan. Komplek tsb bersf reversibel, shg tdk akan tbk produk (hasil)

Hambatan non kompetitif.Hambatan tsb dpt mengubah struktur enzim, shg enzim tdk dpt bekerja.

FOTOFISIOLOGI

FOTOFISIOLOGI energi radiasienergi suatu foton berbanding lurus dengan frekuensi gelombang, berbanding terbalik dg. panjang gelombang h e E = hv = E=energi foton; h= konstanta Plank; e = kecepatan cahaya; = panjang gelombang

Jadi, makin pendek panjang gelombang, makin besar energinya. efek fisiologis energi radoiasi terjadi pada 280 nm 800 nm

Respon energi radiasi pada proses fisiologi:

1. Radiasi 700 800 nm (infra merah)2. Perpanjangan internoda radiasi 610 700 nm (merah) fotosintesis mencapai puncak, timbul efek-efek morfogenetik

3. radiasi 510 610 nm ( hijau-kuning) kurang berpengaruh4. radiasi 400 - 510 nm (biru) akt. fotosintesis meningkat, respon morfogenetik5. radiasi 280 400 nm (ultra violet) menghambat pertumbuhan , sunburn6. radiasi < 280 nm lethal

Interaksi energi radiasi dg unsurApb. Energi foton mengenai unsur, dpt terjadi bbr kemungkinan :Pecahnya molekul atau ik. kimia mbk. radikal bebas, apb energi foton sgt besar (kisal sinar x, sinar kosmik, sinar gamma)Hy menimbulkan getaran saja, apb energi foton sgt lemah & hy menghasilkan energi panas (mis. Sinar infra merah)

3. Diant. 2 spektrum diatas, yg biasanya menimbulkan fotofisiologi (sinar dg panj gel 380-760 nm). Spektrum ini dpt ditangkan mata, pigmen tereksitasi & menghasilkan penglihatan.

Bila st foton dg energi cukup mengenai pigmen, dpt menyebabkan loncatan elektron (dr lintasan dalam ke luar). Dikatakan pigmen tereksitasi. Pd saat elektron kembali ke lintasan semula akan keluar energi.Apb energi yg keluar dlm btk panas atau energi radiasi (fluorescens), mk tdk dpt digunakan unt reaksi kimia, ttp apb energi yg digunakan unt proses posporilasi akan tbk senyawa pospat berenergi tinggi. Prosesnya disebut fosporilasi fotosintetik.

BBR PROSES FOTOFISIOLOGISint khlorofil protoklorofil mengabsorbsi energi radiasi & tereksitasi, selanjutnya mengalami hidrogenasi menj khlorofil a: protokhlorofil + 2H khlorofil a.Fotosintesis, mrp salah satu reaksi fotofisiologi yg pl menonjol dlm tumbuhan. Akan menyangkut perubahan energi matahari menj energi kimia.Fototropisme, proses pertumbuhan mengarah pd cahaya.

4. Organogenesis mrp rangsangan atau kontrol thp awal proses pertumbuhan. Pigmen yg berperan adl fitokrom.

5. Fotoperiodism, pertumbuhan yg dipengaruhi oleh periode cahaya (fotoperiode).

Model struktur fisik molekul DNA pertama kali diajukan pada tahun 1953 oleh J.D. Watson dan F.H.C. Crick. Ada dua dasar yang digunakan dalam melakukan deduksi terhadap model tersebut, yaitu1.1. Hasil analisis kimia yang dilakukan oleh E. Chargaff terhadap kandungan basa nitrogen molekul DNA dari berbagai organisme selalu menunjukkan bahwa konsentrasi adenin sama dengan timin, sedangkan guanin sama dengan sitosin. Dengan sendirinya, konsentrasi basa purin total menjadi sama dengan konsentrasi basa pirimidin total. Akan tetapi, nisbah konsentrasi adenin + timin terhadap konsentrasi guanin + sitosin sangat bervariasi dari spesies ke spesies.2.2. Pola difraksi yang diperoleh dari hasil pemotretan molekul DNA menggunakan sinar X oleh M.H.F. Wilkins, R. Franklin, dan para koleganya menunjukkan bahwa basa-basa nitrogen tersusun vertikal di sepanjang sumbu molekul dengan interval 3,4 .Dari data kimia Chargaff serta difraksi sinar X Wilkins dan Franklin tersebut Watson dan Crick mengusulkan model struktur DNA yang dikenal sebagai model tangga berpilin (double helix). Menurut model ini kedua untai polinukleotida saling memilin di sepanjang sumbu yang sama. Satu sama lain arahnya sejajar tetapi berlawanan (antiparalel). Basa-basa nitrogen menghadap ke arah dalam sumbu, dan terjadi ikatan hidrogen antara basa A pada satu untai dan basa T pada untai lainnya. Begitu pula, basa G pada satu untai selalu berpasangan dengan basa C pada untai lainnya melalui ikatan hidrogen. Oleh karena itu, begitu urutan basa pada satu untai polinukleotida diketahui, maka urutan basa pada untai lainnya dapat ditentukan pula. Adanya perpasangan yang khas di antara basa-basa nitrogen itu menyebabkan kedua untai polinukleotida komplementer satu sama lain. Setiap pasangan basa berjarak 3,4 dengan pasangan basa berikutnya. Di dalam satu kali pilinan (360) terdapat 10 pasangan basa. Antara basa A dan T yang berpasangan terdapat ikatan hidrogen rangkap dua, sedangkan antara basa G dan C yang berpasangan terdapat ikatan hidrogen rangkap tiga. Hal ini menyebabkan nisbah A+T terhadap G+C mempengaruhi stabilitas molekul DNA. Makin tinggi nisbah tersebut, makin rendah stabilitas molekul DNAnya, dan begitu pula sebaliknya. Gugus fosfat dan gula terletak di sebelah luar sumbu. Seperti telah disebutkan di atas, nukleotida-nukleotida yang berurutan dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Ikatan ini menghubungkan atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada gula deoksiribosa. Di salah satu ujung untai polinukleotida, atom C nomor 3 tidak lagi dihubungkan oleh ikatan fosfodiester dengan nukleotida berikutnya, tetapi akan mengikat gugus OH. Oleh karena itu, ujung ini dinamakan ujung 3 atau ujung OH. Di ujung lainnya atom C nomor 5 akan mengikat gugus fosfat sehingga ujung ini dinamakan ujung 5 atau ujung P. Kedudukan antiparalel di antara kedua untai polinukleotida sebenarnya dilihat dari ujung-ujung ini. Jika untai yang satu mempunyai arah dari ujung 5 ke 3, maka untai komplementernya mempunyai arah dari ujung 3 ke 5.

Model struktur fisik molekul DNA pertama kali diajukan pada tahun 1953 oleh J.D. Watson dan F.H.C. Crick. Ada dua dasar yang digunakan dalam melakukan deduksi terhadap model tersebut, yaitu1.1. Hasil analisis kimia yang dilakukan oleh E. Chargaff terhadap kandungan basa nitrogen molekul DNA dari berbagai organisme selalu menunjukkan bahwa konsentrasi adenin sama dengan timin, sedangkan guanin sama dengan sitosin. Dengan sendirinya, konsentrasi basa purin total menjadi sama dengan konsentrasi basa pirimidin total. Akan tetapi, nisbah konsentrasi adenin + timin terhadap konsentrasi guanin + sitosin sangat bervariasi dari spesies ke spesies.2.2. Pola difraksi yang diperoleh dari hasil pemotretan molekul DNA menggunakan sinar X oleh M.H.F. Wilkins, R. Franklin, dan para koleganya menunjukkan bahwa basa-basa nitrogen tersusun vertikal di sepanjang sumbu molekul dengan interval 3,4 .

Model struktur fisik molekul DNA pertama kali diajukan pada tahun 1953 oleh J.D. Watson dan F.H.C. Crick. Ada dua dasar yang digunakan dalam melakukan deduksi terhadap model tersebut, yaitu1.1. Hasil analisis kimia yang dilakukan oleh E. Chargaff terhadap kandungan basa nitrogen molekul DNA dari berbagai organisme selalu menunjukkan bahwa konsentrasi adenin sama dengan timin, sedangkan guanin sama dengan sitosin. Dengan sendirinya, konsentrasi basa purin total menjadi sama dengan konsentrasi basa pirimidin total. Akan tetapi, nisbah konsentrasi adenin + timin terhadap konsentrasi guanin + sitosin sangat bervariasi dari spesies ke spesies.2.2. Pola difraksi yang diperoleh dari hasil pemotretan molekul DNA menggunakan sinar X oleh M.H.F. Wilkins, R. Franklin, dan para koleganya menunjukkan bahwa basa-basa nitrogen tersusun vertikal di sepanjang sumbu molekul dengan interval 3,4 .

Replikasi DNAAda tiga cara teoretis replikasi DNA yang pernah diusulkan, yaitu konservatif, semikonservatif, dan dispersif. Pada replikasi konservatif seluruh tangga berpilin DNA awal tetap dipertahankan dan akan mengarahkan pembentukan tangga berpilin baru. Pada replikasi semikonservatif tangga berpilin mengalami pembukaan terlebih dahulu sehingga kedua untai polinukleotida akan saling terpisah. Namun, masing-masing untai ini tetap dipertahankan dan akan bertindak sebagai cetakan (template) bagi pembentukan untai polinukleotida baru. Sementara itu, pada replikasi dispersif kedua untai polinukleotida mengalami fragmentasi di sejumlah tempat. Kemudian, fragmen-fragmen polinukleotida yang terbentuk akan menjadi cetakan bagi fragmen nukleotida baru sehingga fragmen lama dan baru akan dijumpai berselang-seling di dalam tangga berpilin yang baru.