METABOLISMEPengaturan sumberdaya materi dan energi dari

sel.Katabolisme : jalur metabolisme yang

membebaskan energi dengan cara merombak molekul-molekul kompleks menjadi senyawa yg lebih sedrhana.

Contoh : Respirasi selulerAnabolisme : memakai energi untuk

membangun molekul kompleks dari molekul-molekul yg lebih sederhana. Contoh : Sintesis protein

Activated carrier molecules are essential for biosynthesis- ATP, NADH/NADPH

ENZIMProtein katalitik, agen kimiawi yg mengubah laju

reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi ituMemerlukan energi aktivasi untuk memulai

aktivitasnyaMemiliki substrat yang spesifikMemiliki sisi aktif untuk tempat berikatan dengan

substratAktivitasnya dipengaruhi oleh faktor lingkungan

umum, seperti suhu dan pH, dan juga faktor kimiawi tertentu yg secara khusus mempengaruhi enzim itu, kofaktor/koenzim dan inhibitor enzim

A molecule requires activation energy before it can undergo a chemical reaction that leave it in a more stable state

Enzyme can lower activation energy

Respirasi Sel

Rantai respirasi dan pembentukan ATP : Enz. Dehidrogenase melepas ion H+ dr substrat, lalu

merduksi NAD NADH + H+Mol. NADH memasuki mem. dlm mitokdria sblh

matriks dan masuk rantai respirasiNADH dioksidasi mnjd NAD+ dgn mentransfer ion H

ke FAD yg bertindak sebagai carrier hidrogenDari FAD tiap proton dilepas ke ruang antar

membran, elektronnya masuk ke prot nonheme yg mengandung besi, selanjutnya bergerak ke berbagai komponen rantai respirasi dan terbentuk air

Selama proses perpindahan elektron jg dilepas sejumlah energi yg sebagian digunakan untuk ATP

10

•Fotosintesis: adalah sebuah proses dimana energi cahaya dirubah menjadi energi kimia (ATP) dan disimpan dalam bentuk ikatan kimia karbohidrat

• 6CO2 + 6 H20 6O2 + C6H12O6

Fotosintesis

11

1. Penyerapan cahaya• 2H2O O2 + 4H+ +4 e-

2. Transport elektron• 2H2O + 2NADP+ 2H+ + 2NADPH + O2

3. Pembentukan ATP• H+ + ADP 3- + Pi

2- ATP 4- + H2O

4. Fiksasi CO2 menjadi karbohidrat

cahaya

cahaya

12

Gambar skematis kloroplast

lumen

13

• Membran thylakoid terdiri dari lamela grana (bertumpuk) dan lamela stroma (tidak bertumpuk)

• Klorofil terletak di membran thylakoid, sehingga reaksi terang fotosintesis berlangsung di membran thylakoid

• Reduksi carbon, yang dikatalisis oleh enzim-enzim yang larut dalam air, berlangsung di stroma

• Stroma adalah bagian kloroplas diluar membran thylakoid

14

Organisasi dalam membran thylakoid

• Pusat reaksi fotosistem II (PSII), bersama dengan antena klorofil dan protein-protein yang berperan dalam transport elektron, terletak terutama di lamela grana

• Pusat reaksi fotosistem I (PSI), bersama dengan antena klorofil dan protein-protein yang berperan dalam transport elektron; dan enzim-ezsim untuk sintesis ATP (coupling factor enzymes) terletak terutama di lamela stroma

• Kompleks sitokrom b6f, yang menghubungkan dua sistem tersebut, tersebar merata.

BIOSEL 2006 15

Gambaran skematik Z scheme

16

• PSI yang menyerap cahaya merah panjang (700 nm) menghasilkan reduktan kuat, yang mampu mereduksi NADP + menjadi NADPH di membran dekat stroma; dan menghasilkan pula oksidan lemah

• PSII (680 nm) menghasilkan oksidan kuat, yang mampu mengoksidasi H2O menjadi O2 di lumen thylakoid; serta menghasilkan reduktan lemah

• ATP dilepaskan ke dalam stroma melalui perpindahan H+ dari lumen ke stroma

17

Pembentukan ATP• Dari reaksi terang fotosintesis, sebagian energi

yang diserap disimpan dalam bentuk NADPH, sebagian lain dari energi photon digunakan untuk membentuk ATP

• Pembentukan ATP dikenal dengan proses Fotofosforilasi

• Fotofosforilasi terjadi melalui mekanisme kimia osmotik

• Mekanisme kimia osmotik (chemiosmotic mechanism) didasarkan pada prinsip: bahwa perbedaan konsentrasi ion dan potensial elektrik diantara membran, merupakan sumber energi bebas

18

• ATP dibentuk oleh kompleks enzim yang dikenal memiliki beberapa nama: ATP synthase, Coupling-Factor, ATPase, CFo - CF1

• Enzim ini terdiri dari dua buah bagian yaitu bagian hidrophobic yang terikat membran disebut CFo dan bagian yang mencuat keluar membran disebut CF1

• CFo membentuk saluran menyeberangi membran, dimana proton mampu melewatinya

• CF1 merupakan bagian dari kompleks enzim yang membentuk ATP

19

• Karena perbedaan konsentrasi proton antara lumen dan stroma, maka akan timbul sebuah tenaga (proton motive force)

• Proton motive force akan mengakibatkan terjadinya perpindahan proton dari lumen melalui CFo dan kemudian akan dilepaskan ke stroma melalui CF1

• Sisi katalisis dari ATP synthase terletak di CF1, dimana pada saat sintesis ATP, sisi ini akan berputar.

20

ß

Gambaran skematik ATP synthase

ADP +Pi

ATP

CELL CYCLE INTERPHASE

growth 1 G1 synthesis- DNA replication takes place growth 2

MITOSIS I. prophase-

nuclear membrane disappears chromosomes supper coil

II. metaphase double stranded chromosomes migrate to the

equatorial plane

MITOSIS, cont.III. anaphase-

single stranded chromosomes form and migrate towards poles

MITOSIS, cont. IV. telophase

cytokinesis occursnuclear membrane reforms

BIOSEL 2010 30

Sistem Kontrol Siklus Sel 1. Sel tidak boleh memasuksi fase mitosis,

sampai dengan DNA nukleus bereplikasi

“sekali”. 2. Sitokinesis tidak boleh berlangsung jika terjadi malfungsi benang spindel yang

menghambat segregasi kromosom secara sempurna selama mitosis.

BIOSEL 2010 31

3. Karena kebanyakan sel yang terdifferensiasi berhenti dari siklus sel selama fase G1, maka

harus ada sistem kontrol yang memonitor dan merespon sinyal dan kondisi lingkungan

sehingga keputusan untuk membelah atau berdeferensiasi merupakan keputusan yang

tepat.4. Replikasi kromosom tidak boleh dimulai jika mitosis dari siklus sebelumnya belum selesai.

5. Harus ada signal atau cek untuk meyakinkan perbanyakan organel-organel dan struktur

sitoplasma ternasuk dalam framework pengaturan mitosis

Chekpoit dalam Siklus Sel• Merupakan titik pengontrolan yg kritis dmn

sinyal berhenti atau terus dpt mengetur siklus sel.

• Tiga chekpoint utama dijumpai dalam siklus sel yaitu pada fase G1, G2 dan M

• Chekpoint G1 pd sel mamalia merupakan yang paling penting , sebab bila sel

memperoleh sinyal terus maka akan menyelesaikan siklus dan membelah, namun

bila tidak memperoleh sinyal terus akan keluar dari siklus dan berada pada fase Go.

BIOSEL 2006 32

Siklin dan Kinase Tergantung SiklinPerubahan titer dan aktivitas molekul pengontrol

memicu terjadinya urutan siklus selMol. Pengatur berupa protein kinase, suatu

enzim yg mengaktifkan atau menginaktifkan protein lain dgn cara memfosforilasinya.

Agar menjadi awktif protein kinase harus dilekatkan pada protein siklin. Oleh karena itu

disebut kinase tergantung siklin (Cdk). Aktivitas Cdk naik turun seiring dengan keberadaan siklin

MPF (maturation promoting factor) yi faktor pemacu fase M yg memicu jalan sel melewati

chekpoint G2 ke fase M

BIOSEL 2006 33