sel dan organela universitas diponegoro

SEL DAN ORGANEL

Laboratorium Struktur dan FungsiJurusan Biologi

Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro

PENDAHULUAN• UNIT FUNGSIONAL TERKECIL DALAM SISTEM

TUBUH ADALAH SEL.• FUNGSI SEL MENYUSUN FUNGSI JARINGAN.• FUNGSI JARINGAN MENYUSUN FUNGSI ORGAN.• FUNGSI ORGAN MENYUSUN FUNGSI SISTEM

FUNGSIONAL TUBUH.• FUNGSI SISTEM TUBUH MENYUSUN KESELURUHAN

FUNGSI TUBUH.• DENGAN DEMIKIAN, FUNGSI KESELURUHAN

ORGAN TUBUH DAN TUBUH MERUPAKAN HASIL KERJA SEL-SEL DALAM TUBUH.

• PEMAHAMAN FUNGSI SEL SANGAT MENDASAR DALAM PEMAHAMAN FISIOLOGI.

SEL MERUPAKAN SISTEM KIMIA YANG TERORGANISASI DAN BERTANGGUNG JAWAB ATAS FUNGSI-FUNGSI ORGAN DAN SISTEM DALAM TUBUH

BAGIAN-BAGIAN UTAMA SEL1. MEMBRAN SEL2. SITOSOL/SITOPLASMA3. SITOSKELETON4. NUKLEUS5. MITOKONDRIA6. ENDOPLASMIK RETIKULUM7. KOMPLEKS GOLGI8. VESIKEL SEKRETORIS9. LISOSOM10. PEROKSISOM11. VAKUOLA12. RIBOSOM13. PEMBUNGKUS SEL ATAU GLIKOKALIKS

SEL HEWAN

MIKROGRAF SEL HEWAN

1. MEMBRAN SEL

• MEMBRAN SEL MEMBUNGKUS SITOPLASMA DAN SELURUH ORGANEL SEL.

• MEMBATASI DAN MEMPERTAHANKAN KANDUNGAN ISI SEL.

• MEMBRAN TERUTAMA BEKERJA SEBAGAI BAGIAN PENGATURAN ALIRAN MOLEKUL KELUAR MASUK SEL SECARA SELEKTIF.

SEL HEWAN

LIPID MEMBRAN SEL

• MEMBRAN SEL TERDIRI ATAS LIPID DAN PROTEIN (PROTEIN TERIKAT).

• LIPID TERSUSUN ATAS DUA LAPISAN LEMAK: LIPID BILAYER.

• LIPID TERDIRI ATAS FOSFOLIPID YANG MEMILIKI BAGIAN HIDROFILIK (BAGIAN LUAR) DAN BAGIAN HIDROFOBIK (BAGIAN DALAM).

ILUSTRASI KOMPONEN MEMBRAN SEL

Fosfolipid turunan dari gliserol

JENIS FOSFOLIPID• FOSFATIDILKHOLIN.• FOSFATIDILETANOLAMIN.• FOSFATIDIL SERIN.• FOSFATIDIL INOSITOL

Glikolipid, bagian dari struktur membran

Galaktosa merupakan glikolipid di otak

Kolesterol merupakan molekul pembentuk membran yang penting

KOMPONEN MEMBRAN SEL

FUNGSI LIPID MEMBRAN SEL

• LIPID MEMBRAN TERUTAMA BERFUNGSI SEBAGAI PEMBATAS DAN PERLINDUNGAN SEL TERHADAP PERGERAKAN MOLEKUL SEHINGGA SEMUA MOLEKUL TIDAK BEBAS KELUAR MASUK SEL.

• LIPID JUGA BERFUNGSI SEBAGAI SUBSTRAT UNTUK BEBERAPA REAKSI ENZIMATIS.

Permeabilitas membran terhadap molekul-molekul

DAG & IP3 (2nd MESSENGER)

Phospholipase CReceptor

Polypeptide hormone

PI PIP2

PI PIP2

IP3

DAG Protein kinase C

PI PIP2

IP3

DAG

Extracellular space

Cytosol

ER lumen

Ca2+-caldmodulin kinase

P

P

P

Phospholipase C

Ca2+

Ca2+

Inactive target Protein

Inactive target Protein

Active target Protein


Cellular response

Cellular response


ATP ADPADP ATP

ATP ADP

MEMBRAN SEL

• PROTEIN MEMBRAN MEMILIKI JUGA BAGIAN HIDROFILIK DAN HIDROFOBIK MENGIKUTI ORIENTASI LIPID.

• PROTEIN YANG MENJULUR PADA BAGIAN LUAR MEMBRAN MEMILIKI RANTAI KARBOHIDRAT: GLIKOPROTEIN (VARIASI KARBOHIDRAT INI MENENTUKAN GOLONGAN DARAH).

PROTEIN MEMBRAN SEL

PROTEIN MEMBRAN BERFUNGSI SEBAGAI:

• SALURAN (CHANNEL)• TRANSPORTER/KARIER• ENZIM• RESEPTOR• PEMANDU ATAU TEMPAT BERTAUT

UNSUR STRUKTURAL SITOSKELETON

Arah Pergerakan Ion Na

DepolarisasiKanal K tertutupEkstra

seluler

IntraselulerKanal Na terbuka

Na tinggi diluar sel, 110-140mM

Arah Pergerakan Ion K

RepolarisasiEkstraseluler

IntraselulerKanal Na tertutup

K tinggi didalam sel, 110-140mM

Activated adenylat cyclaseExtracellular

space

Cytosol

Other proteins Cellular responses ( vary with cell type)

Hormone

G-PROTEIN-LINKED RECEPTOR G protein Adenylate cyclase cAMP (2nd messenger) PKA Other proteins

Receptor

G protein PLC IP3 - DAG (2nd messenger) PKC Other proteins

DETECTION OF WATER SOLUBLE HORMONE BY G PROTEIN-LINKED RECEPTOR

Receptor

HormonePhospholipase C

DAG

IP3

PI

PKAPKC2ATP 2ADP

DAG

IP3

PIP2

PI PIP2

cAMP

chainNH3

+ NH3+

NH3+NH3

+

COO--OOC

chain

Extracellular space

CytosolTyrosine kinase domain

TyrTyr

-OOC COO-

Enzyme-linked receptor (Tyrosine kinase)

Signal (hormone)

Tyrosine kinase dimer

Other signaling proteins

DETECTION OF WATER SOLUBLE HORMONE BY ENZYME-LINKED CELL SURFACE (TYROSINE KINASE) RECEPTOR

Hantaran signal-reseptor

TyrosineKinase

mRNASynthesis

Protein Synthesis

SecondMessangers

Protein Kinases

IonChannels

Hormones:SteroidsThyroid

GrowthFactors

TransmittersTransmittersHormones

SITOSOL ATAU SITOPLASMA• SITOSOL MENEMPATI LEBIH DARI SEPARUH

VOLUME SEL.• SITOSOL MELIPUTI SEMUA ISI SEL, KECUALI

NUKLEUS DAN ORGANEL SEL LAIN YANG TERBUNGKUS MEMBRAN.

• SITOPLASMA TERDIRI ATAS ZAT-ZAT TERLARUT, CAIRAN, DAN ENZIM-ENZIM LARUT.

• SITOPLASMA DIPENUHI OLEH FILAMEN DAN TUBUL YANG DISEBUT SITOSKELETON.

SEL HEWAN

MIKROGRAF SEL HEWAN

MIKROGRAF MIKROTUBUL

PROSES PENTING YANG TERJADI DI SITOSOL

• SINTESIS PROTEIN.• SINTESIS LEMAK (PEMANJANGAN

RANTAI KARBON ASAM LEMAK).• GLIKOLISIS.• PENTOSE PHOSPHATE PATHWAYS.

SINTESIS PROTEIN

GLIKOLISIS DALAM SITOPLASMA

SITOSKELETON

• SITOSKELETON ADALAH JARINGAN KERJA TIGA DIMENSI FILAMEN DAN TUBUL.

• SITOSKELETON TERDIRI ATAS JARINGAN MIKROTUBUL, MIKROFILAMEN, DAN FILAMEN ANTARA.

• SITOSKELETON MEMBENTUK MATRIKS YANG BERFUNGSI DALAM MEMPERTAHANKAN BENTUK SEL, PERGERAKAN, DAN PEMBELAHAN SEL.

PERANAN SITOSKELETON

• KONTRAKSI SEL OTOT• DENYUT SILIA DAN FLAGELLA.• PERGERAKAN KROMOSOM SELAMA

PEMBELAHAN SEL.• LOKOMOSI SEL.• PENGATURAN POSISI DAN

PERGERAKAN ORGANEL DALAM SEL.

SITOSKELETON

SILIA DAN FLAGELLA

MIKROTUBUL• MIKROTUBUL TERSUSUN ATAS TUBULIN.• MIKROTUBUL MERUPAKAN PENYUSUN

STRUKTUR AKSONEMA (EKOR SPERMA) DAN SPINDLE FIBER (DALAM PEMISAHAN KROMOSOM DALAM PEMBELAHAN SEL).

• MIKROTUBUL BERPERAN PENTING DALAM PENGKUTUBAN SEL, PENGATURAN BENTUK SEL, PENGATURAN SPASIAL ORGANEL SEL, DAN PENYEBARAN MIKROFILAMEN DAN FILAMEN ANTARA.

• BERPERAN PENTING DALAM TRANSPORT AKSON PADA SEL SARAF.

Sentriol

MIKROTUBUL

MIKROGRAF MIKROTUBUL

PERAN MIKROFILAMEN

• MIKROFILAMEN TERDIRI ATAS AKTIN.• SERAT KONTRAKTIL SEL OTOT.• CELAH PEMOTONGAN DALAM

MEIOSIS.• PEMELIHARAAN BENTUK SEL.

MIKROFILAMEN

MIKROGRAF MIKROFILAMEN

FILAMEN ATARA

• BERPERAN PENTING SEBAGAI RANGKA UNTUK MENOPANG KESELURUHAN RANGKA SITOSKELETON.

• PERANAN UTAMA DALAM MENAHAN TEGANGAN.

• MEMPERTAHANKAN POSISI NUKLEUS DALAM SEL.

FILAMEN ANTARA

MIKROGRAF FILAMEN ANTARA

NUKLEUS• NUKLEUS DISELUBUNGI OLEH MEMBRAN

ATAU PEMBUNGKUS NUKLEUS YANG MENGANDUNG PORI YANG BERFUNGSI SEBAGAI SALURAN MOLEKUL POLAR ANTARA NUKLEUS DAN SITOSOL.

• RIBOSOM, MESENGER RNA, PROTEIN KROMOSOM, DAN ENZIM YANG DIPERLUKAN UNTUK AKTIVITAS NUKLEUS SEMUANYA DIANGKUT MELALUI PORI INI.

NUKLEUS

PERANAN NUKLEUS• NUKLEUS DISELUBUNGI OLEH MEMBRAN DUA

LAPIS.• NUKLEUS BERFUNGSI SEBAGAI PUSAT KONTROL

UNTUK KESELURUHAN SEL (PENGATURAN REAKSI KIMIA DAN REPRODUKSI).

• NUKLEUS MENGANDUNG KROMATIN, YANG PADA SAAT PEMBELAHAN SEL AKAN BERUBAH MENJADI KROMOSOM (DNA).

• NUKLEUS MENGANDUNG NUKLEOPLASMA DAN NUKLEOLUS.

• NUKLEOLUS BERFUNGSI UNTUK MENSINTESIS DAN MERAKIT SUBUNIT PEMBENTUK RIBOSOM.

KOMPONEN DALAM PROSES SINTESIS PROTEIN

MITOKONDRIA

• MITOKONDRIA DUBUNGKUS OLEH DUA MEMBRAN: MEMBRAN BAGIAN DALAM DAN MEMBRAN BAGIAN LUAR.

• MITOKONDRIA ADALAH PUSAT PEMBANGKIT ENERGI DALAM SEL.

• PROSES YANG TERJADI DALAM MITOKONDRIA: SIKLUS KREBS, OKSIDASI BETA ASAM LEMAK, DAN PEMBANGKITAN ATP.

MITOKONDRIA• PELIPATAN MEMBRAN BAGIAN DALAM

MITOKONDRIA (KRISTAE) MERUPAKAN LOKASI TERJADINYA TRANSPORT ELEKTRON (ENZIM-ENZIM OKSIDASI FOSFORILATIF).

• SIKLUS KREBS DAN OKSIDASI ASAM LEMAK TERJADI DALAM MATRIKS (BAGIAN DALAM) MITOKONDRIA.

• JUMLAH MITOKONDRIA DALAM SEL UMUMNYA BERHUBUNGAN LANGSUNG DENGAN KEBUTUHAN ENERGI SEL TERSEBUT.

MITOKONDRIA SEBAGAI PUSAT PEMBANGKIT ENERGI

STRUKTUR MITOKONDRIA

MIKROGRAF MITOKONDRIA

Siklus Krebs

Siklus Krebs (lanjutan)

Total produksi ATPTabel produksi ATP

Reaksi ATP NADH FADH2 ATP dari transport elektron

Total ATP

Glikolisis 2 2 0 4 6

Dekarboksilasi piruvat

0 2 0 6 6

Siklus Krebs 2 6 2 22 24

Total 4 10 2 32 36

ENDOPLASMIK RETIKULUM• ENDOPLASMIK RETIKULUM TERDIRI ATAS

MEMBRAN TUBULER DAN KANTONG PIPIH ATAU SISTERNA YANG KELIHATAN SEPERTI SALING BERHUBUNGAN.

• RUANGAN INTERNAL DISEBUT LUMEN.• ENDOPLASMIK RETIKULUM

BERSAMBUNGAN DENGAN MEMBRAN BAGIAN LUAR PEMBUNGKUS NUKLEUS.

• ENDOPLASMIK RETIKULUM TERDIRI ATAS ER KASAR DAN ER HALUS.

ENDOPLASMIK RETIKULUM

• ER KASAR BANYAK BERLEKATAN DENGAN RIBOSOM, SEMENTARA ER HALUS TIDAK.

• PROTEIN SEKRETORIS DAN PROTEIN MEMBRAN DISINTESIS DALAM RIBOSOM YANG TERIKAT DENGAN ER KASAR.


• GLIKOSILASI PROTEIN TERJADI DALAM ER KASAR.

• SINTESIS KOMPONEN MEMBRAN (PROTEIN DAN FOSFOLIPID) TERJADI DI ER.

• PROTEIN YANG DITUJUKAN UNTUK BERADA DI SITOSOL DISINTESIS OLEH RIBOSOM BEBAS.

ENDOPLASMIK RETIKULUM• ER HALUS BERFUNGSI DALAM

PEMBUNGKUSAN PROTEIN SEKRETORIS DAN SINTESIS LIPID, SERTA PEMBENTUKAN VESIKEL TRANSPORT.

• DALAM SEL OTOT, SARKOPLASMIK RETIKULUM BERFUNGSI SEBAGAI GUDANG PENYIMPAN ION KALSIUM DARI SITOSOL KE DALAM LUMEN ER.

• ER HALUS BERTANGGUNG JAWAB ATAS INAKTIVASI DAN DETOKSIFIKASI OBAT-OBATAN DAN SENYAWA LAIN YANG BERBAHAYA BAGI SEL.

MIKROGRAF ENDOPLASMIK RETIKULUM

Proses pemanjangan protein di ER Sintesa Protein

Glikosilasi di Endoplasmik Retikulum

Sintesa Lipid di ER

P

P

Glukosa Darah Glukosa

Glukosa-1-P

Glukosa-6-P

Glikogen

Glikogen Fosforilase

Fosfoglukomutase

Glukosa-6-

Fosfatase

Hati

Pemecahan Glikogen di ER Hati

Hidroksilasi di ER

CH2

NH2 -CH2

CH2

O O-

+ NADPH +O2

OH

CH2

NH2 -CH2

CH2

O O-

+ NADP+ + H2O

Fenil AlaninTirosin

Prosesing Molekul di Golgi dari ER

KOMPLEKS GOLGI• KOMPLEKS GOLGI BERDEKATAN DENGAN ER HALUS.• KOMPLEKS GOLGI TERDIRI ATAS TUMPUKAN

VESIKEL PIPIH.• KOMPLEKS GOLGI BERPERAN DALAM PEMROSESAN

DAN PEMBUNGKUSAN PROTEIN SEKRETORIS.• KOMPLEKS GOLGI MERUPAKAN LOKASI SINTESIS

POLISAKARIDA KOMPLEKS (ASAM HIALURONAT DAN LAKTOSA).

• MODIFIKASI PROTEIN TERJADI DI KOMPLEKS GOLGI.• KOMPLEKS GOLGI MERUPAKAN LOKASI

PEMBENTUKAN VESIKEL TRANSPORT UNTUK PENGIRIMAN KE LUAR SEL.

KOMPLEKS GOLGI

MIKROGRAF KOMPLEKS GOLGI

Pengolahan Molekul di Golgi dari ER

VESIKEL SEKRETORIS

• PROTEIN SEKRETORIS DAN BAHAN-BAHAN LAIN YANG DITUJUKAN UNTUK DIEKSPOR KE LUAR SEL AKAN DIBUNGKUS KE DALAM VESIKEL SEKRETORIS.

• VESIKEL BERGERAK DARI GOLGI KE MEMBRAN PLASMA.

• VESIKEL MENYATU DENGAN MEMBRAN PLASMA DAN MELEPASKAN ISINYA MELALUI PROSES EKSOSITOSIS.

PENGANGKUTAN LEWAT MEMBRAN SELMembrane traffic

ERGolgi

TGNcis trans VESIKEL SEKRETORIS

SEKRESI KONSEKUTIF

endocytosis

EKSOSITOSIS

ENDOSOM YANG MENDAUR

SITOSOL

DI LUAR

ENDO-LISOSOM

MEMBRAN

LISOSOM• LISOSOM DIKELILINGI OLEH SEBUAH MEMBRAN

TUNGGAL.• LISOSOM MENGANDUNG ASAM FOSFATASE DAN

ENZIM-ENZIM HIDROLITIK.• LISOSOM MENGANDUNG HIDROLASE, YAITU ENZIM

KHUSUS UNTUK PEROMBAKAN MOLEKUL BIOLOGIS KHUSUS, SEPERTI PROTEIN, KARBOHIDRAT, LEMAK, DAN ASAM NUKLEAT.

• PROTEIN ENZIM LISOSOM DISINTESIS DI ER KASAR DAN DIBUNGKUS DI GOLGI YANG KEMUDIAN MELEPAS DARI GOLGI SEBAGAI LISOSOM PRIMER.

• LISOSOM PRIMER MENYATU DENGAN VAKUOLA MEMBENTUK LISOSOM SEKUNDER.

LISOSOM• LISOSOM MERUPAKAN SISTEM

PEMBUANGAN SAMPAH DAN DAPAT MELAKUKAN FAGOSITOSIS.

• MERUPAKAN SISTEM PENCERNAAN DALAM SEL UNTUK MENGHANCURKAN STRUKTUR SEL YANG RUSAK, MAKANAN YANG DIAMBIL OLEH SEL, DAN SEL-SEL BAKTERI

LISOSOM

Asam-asam yang ada di lisosom

PEROKSISOM ATAU MIKROBODI

• PEROKSISOM MIRIP DENGAN LISOSOM, DIKELILINGI OLEH SEBUAH MEMBRAN TUNGGAL.

• PEROKSISOM MENGANDUNG ENZIM PEMBENTUK PEROKSIDA DAN ENZIM KATALASE YANG MEROMBAK HIDROGEN PEROKSIDA MENJADI AIR DAN OKSIGEN.

• PEROKSISOM HATI MENDETOKSIFIKASI ALKOHOL DAN SENYAWA BERBAHAYA LAINNYA DENGAN CARA MEMINDAHKAN HIDROGEN DARI SENYAWA ITU KE OKSIGEN DAN MENGHASILKAN H2O2.

PEROXISOME

• Struktur seperti lisosom• Konsumsi oksigen (seperti mitokondria)

oksigen tidak digunakan untuk reaksi kimia yang melibatkan ATP

• Fungsi : menghancurkan hasil tertentu yang terbentuk dari oksigen (hydrogen peroxidase) untuk menghilangkan racun

ANATOMI PEROKSISOM

MIKROGRAF PEROKSISOM

Import protein dari sitosol ke organel

VAKUOLA

• VAKUOLA BERFUNGSI SEBAGAI PENYIMPANAN ATAU TRANSPOR SEMENTARA.

• VAKUOLA ADALAH HASIL ENDOSITOSIS ATAU FAGOSITOSIS.

• VAKUOLA LEBIH BESAR DARI VESIKEL.

ENDOSITOSIS PADA SEL HEWAN

MIKROGRAF ENDOSOM

RIBOSOM• RIBOSOM ADALAH MEJA KERJA PRODUKSI ATAU

SINTESIS PROTEIN.• RIBOSOM TERDIRI ATAS DUA SUBUNIT, YAITU

RIBOSOM BESAR DAN RIBOSOM KECIL.• SUBUNIT RIBOSOM DISINTESIS DI NUKLEOLUS

DARI RNA YANG DIBUAT DALAM NUKLEOLUS, RNA YANG DIPRODUKSI DALAM NUKLEUS, DAN PROTEIN YANG DIIMPORT DARI SITOPLASMA.

• RIBOSOM BEBAS MENSINTESIS PROTEIN YANG DITUJUKAN TINGGAL DI SITOPLASMA.

• RIBOSOM YANG TERIKAT DENGAN ER MENSINTESIS PROTEIN YANG AKAN DIEKSPOR KE LUAR SEL ATAU YANG AKAN DIGUNAKAN UNTUK MEMBANGUN KOMPONEN MEMBRAN.

STRUKTUR RIBOSOM

PEMBUNGKUS SEL ATAU GLIKOKALIKS

• GLIKOKALIKS TERDAPAT PADA PERMUKAAN LUAR SEL SEBAGAI ANALOG DINDING SEL PADA SEL TUMBUHAN.

• GLIKOKALIKS TERDIRI ATAS OLIGOSAKKARIDA DAN GLIKOPROTEIN DAN BAHAN-BAHAN LAIN.

• GLIKOKALIKS BERFUNGSI UNTUK MEMPERKUAT PERMUKAAN SEL DAN MENJAGA SUPAYA SEL BERSATU SATU SAMA LAIN.

FUNGSI GLIKOKALIKS• GLIKOKALIKS SANGAT PENTING DALAM

PENGENALAN SEL DENGAN SEL KARENA STRUKTUR MOLEKULER KARBOHIDRAT YANG UNIK YANG TERIKAT DENGAN PROTEIN DAN LIPID MEMBRAN SEL.

• GLIKOKALIKS PENTING DALAM KOMUNIKASI ANTARSEL DAN PERSAMBUNGAN ANTARSEL YANG DISEBUT CELAH LONGGAR (GAP JUNCTION) YANG MEMUNGKINKAN TRANSFER BAHAN ANTARSITOPLASMA SEL YANG BERSEBELAHAN.

FUNGSI GLIKOKALIKS

• GLIKOKALIKS PENTING DALAM PEMBENTUKAN CELAH KETAT (TIGHT JUNCTION) YANG MENAHAN SEL-SEL YANG BERDEKATAN SEDEMIKIAN KETATNYA SEHINGGA TRANSPOR BAHAN ANTAR SEL TIDAK BISA TERJADI.

• DESMOSOM MENGHUBUNGKAN SEL-SEL MENJADI BENTUK LEMPENGAN SEL.

sel dan organela universitas diponegoro

Science