sel

KATA PENGANTAR Dengan memohon rahmad dan ridho Allah SWT,serta salawat dan salam selalu tercurahkan kepada baginda besar Muhammad SAW.Karena berkat limpahan rahmad-NYA penyusun mampu menyelesaikan tugas makalah ini guna memenuhi tugas makalah mata kuliah BIOLOGI SEL. Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan BIOLOGI SEL secara luas dan terperinci.Makalah ini disusun oleh penyusun dengan berbagai rintangan dan hambatan.Baik itu yang datang dari penyusun maupun yang datang dari luar.Namun dengan penuh kesabaran d an ketelitian,serta adanya pertolongan dari Allah SWT akhirnya makalah ini dapat terselesaikan. Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan dan ilmu yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para mahasiswa Universitas Samawa.Kami sadar bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan memerlukan perbaikan.Untuk itu,kepada dosen pembimbing kami meminta masukannya demi perbaikan pembuatan makalah ini di masa yang akan datang,sehingga di masa mendatang akan dapat menjadi suatu acuan bagi kita semuanya.Dan taklupa pula kami mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca. Penyusun DAFTAR ISI KATA PENGANTAR…………………………………………………………………… I DAFTAR ISI………..…………………………………………………………………… LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………………… BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang B. Rumusan Masalah BAB II PEMBAHASAN A. PROSES DALAM BIOLOGI SEL 1. Teknik yang digunakan untuk mempelajari sel 2. Pergerakan Protein 3. Struktur 20 penyusun asam amino Protein 4. Hubungan antara enzim dan metabolism 5. Struktur sel bakteri 6. Struktur dan fungsi membrane 7. Mitokondria 8. Fotosintesis dan kloroplast 9. Pengertian gen 10. Arus informasi melalui sel 11. Organisasi selluler 12. Kontrol ekspresi gen pada prokariotik BAB III PENUTUP 13. KESIMPULAN…………………………………………………………… 14. DAFTAR PUATAKA.……………………………………..……………… LEMBAR PENGESAHAN Makalah biologi Sel di susun oleh Mahasiswa : Ermy hernaningsih Program studi : Pendidikan Biologi Berdasarkan hasil bimbingan oleh dosen pembimbing Sumbawa besar, 30 mei 2012 Di sahkan oleh: Mahasiswa Dosen Pembimbing BAB I PENDAHULUAN A.Latar belakang Biologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani kytos, "wadah") adalah ilmu yang mempelajari sel. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia. Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal penting khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi molekular. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular, dan biologi perkembangan. B.Rumusan masalah 1.Apa saja yang terdapat didalam biologi sel? 2.Apa saja enzim penyusun protein? BAB II PEMBAHASAN A. PROSES-PROSES DALAM BIOLOGI SEL 1.Teknik yang digunakan untuk mempelajari sel a.Isolasi sel Yang dimaksud dengan isolasi sel adalah proses pengambilan suatu partikel sel dari tempat asalnya untuk diteliti lebih lanjut. Sel dapat diisolasi dari suspensi jaringan. Isolasi sel dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu: 1. Fluorescence-Activated Cell Sorter Prinsip metode ini ialah menggunakan antibodi yang berikatan dengan zat fluoresen untuk melabel sel spesifik. Suspensi sel dilewatkan pada sinar laser dan dibaca oleh detektor. Suspensi yang mengandung sel diberi sinyal positif atau negatif bergantung pada selnya mengandung zat fluoresen atau tidak. Suspensi kemudian melewati aliran listrik dan dipisahkan ke tempat masing-masing sesuai muatannya. 2. Laser Capture Microdissection Prinsip metode ini menggunakan laser untuk memotong bagian tertentu dan memindahkannya ke tempat lain, contohnya memisahkan sel tumor dari jaringannya. b.Pembiakan sel Setelah diisolasi, sel ditumbuhkan (diperbanyak) dengan cara in vitro (menggunakan media) atau in vivo (melibatkan sel hidup). Ada 2 macam biakan atau kultur, yaitu biakan primer dan biakan sekunder. Biakan primer ialah biakan yang diambil langsung dari jaringan organisme tanpa proliferasi sel secara in vitro. Sementara itu, biakan sekunder ialah biakan yang dikembangbiakkan dari biakan primer, biasanya di-refresh dalam jangka waktu tertentu. c.Hibridisasi sel Sel hibrid adalah gabungan dua sel berbeda yang dengan hasil akhir satu inti sel. Tujuan dibuatnya sel hibrid adalah untuk membentuk antibodi monoklonal. d.Fraksinasi sel Fraksinasi sel ialah pemisahan sel menjadi organel dan molekul, biasa dilakukan dengan sentrifugasi. Sentifugasi merupakan tahap pertama dalam fraksinasi, memisahkan organel berdasarkan ukuran dan densitasnya. Prinsip sentrifugasi ialah bahwa untuk memperoleh organel yang besar, diperlukan kecepatan sentrifugasi yang rendah, dan sebaliknya. e. Bagian-bagian sel • Badan Golgi • Flagela • Kloroplas • Lapisan ganda lipid • Membran sel • Mitokondria • Nukleus • Organel • Retikulum endoplasma • Ribosom • Silia • Sitoplasma • Sitoskeleton • Vesikel f. Proses selular • Adesi sel • Glikolisis • Kerusakan sel • Transduksi sinyal • Transpor aktif g. Sel Sel merupakan bagian terkecil dari suatu kehidupan artinya bahwa setiap tubuh makhluk hidup disusun oleh sel. Menurut Mathias Schleiden (1838) dan Teodor Schwann (1839), sel merupakan satuan fungsional terkecil yang berarti bahwa fungsi- fungsi dari organisme dilakukanolehsel. Komponen sel terdiri atas : 1. Membran plasma merupakan bagian terluar yang memisahkan antara isi sel dengan luar sel dan berperan dalam mengatur keluar masuknya zat. 2. Sitoplasma, yang berisi organel -organel sel, yaitu : • Retikulum endoplasma, bertindak sebagai penghubung antara inti sel dengan sitoplasma dan berperan dalam pembentukan protein (pada retikulum endoplasma yang ditempeli ribosom). • Ribosom, berperan dalam pembentukan protein. • Badan golgi, berperan dalam membungkus, mengepak, dan menggetahkan zat yang keluar dari sel. • Lisosom, berperan dalam membentuk enzim pencernaan inta sel. • Sentrosom, berperan dalam proses pembelahan sel. • Vakuola, berperan dalam penyimpanan bahan makanan (gula, protein, mineral) serta tempat penimbunan sisa metabolisme. • Plastida, hanya dimiliki oleh tumbuhan. 3. Inti (nucleus), berperan dalam mengatur segala aktivitas sel. Pada nucleus terdapat kromosom dan di dalam kromosom terdapat gen sebagai faktor pembawa sifat menurun. sel hewan dan sel tumbuhan h. Jaringan Beberapa sel yang memiliki bentuk, susunan, dan fungsi yang sama akan membentuk jaringan. Berikut jaringan penyusun tubuh hewan dan tumbuhan : a. Pada hewan: jaringan saraf, jaringan otot, jaringan ikat b. Pada tumbuhan: jaringan meristem, jaringan epidermis, jaringan pengangkut, jaringan penunjang. i. Organ Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang mampu melakukan fungsi hidup tertentu. Beberapa organ pada hewan, antara lain: jantung, mata, ginjal, paru- paru, telinga, dan lain sebagainya. Organ pada tumbuhan meliputi akar, batang, daun, bunga, dan sebagainya. j. Sistem Organ Sistem organ merupakan kerja sama beberapa organ untuk melakukan suatu fungsi hidup tertentu dalam tubuh. Kelengkapan sistem organ tergantung dari tingkat atau derajat suatu makhluk hidup. Makhluk hidup tingkat tinggi mempunyai sistem organ yang lebih lengkap daripada makhluk hidup bersel satu. 2. Pergerakan protein Protein disintesis oleh ribosom di sitoplasma. Proses tersebut juga dikenal sebagai translasi protein atau biosintesis protein. Beberapa jenis protein, misalnya protein yang akan digabungkan kepada membran sel (protein membran), ditranspor ke retikulum endoplasma (RE) selama proses sintesisnya dan kemudian diproses lebih lanjut di badan Golgi. Dari badan Golgi, protein membran dapat bergerak ke membran plasma (membran sel), ke kompartemen subselular lainnya, atau dapat pula disekresikan ke luar sel. Retikulum endoplasma dapat dianggap sebagai "kompartemen tempat sintesis protein membran", sedangkan badan Golgi dapat dianggap sebagai "kompartemen tempat pemrosesan protein membran". Terdapat aliran protein semi-konstan melalui kompartemen-kompartemen tersebut. Protein-protein yang terdapat pada RE dan badan Golgi berasosiasi dengan protein-protein lain namun tetap terdapat pada kompartemennya masing-masing. Protein-protein lain "mengalir" melalui RE dan badan Golgi ke membran plasma. Dari membran plasma, protein kemudian pada akhirnya diuraikan kembali di dalam kompartemen intraselular lisosom menjadi asam amino-asam amino penyusunnya. a. Struktur Molekul Protein 1. Tingkatan Struktur Protein Protein adalah makromolekul yang unik sekaligus memiliki struktur yang kompleks. Meskipun protein hanya tersusun atas asam amino yang ada 20 jenis saja, namun untuk dapat berfungsi, ia akan melipat-lipat dan membentuk suatu struktur tertentu yang sangat presisi sekaligus sulit diprediksi hingga saat ini. Karena strukturnya yang unik dan presisi itulah maka protein memiliki fungsi yang spesifik yang berbeda satu dengan lainnya. Struktur protein memiliki tingkatan, kita akan melihat bagaimana asam amino sebagai monomer penyusun protein tersusun sehingga membentuk struktur protein.asam 2-amino karboksilat atau asam α-amino karboksilat. Secara umum memiliki struktur sebagai berikut: Molekul Asam Amino Dimana R adalah gugus samping mulai dari yang paling sederhana –H (glycine | gly) hingga yang memiliki gugus samping siklik seperti tryptophan (trp). Gambar di bawah ini adalah struktur dari 20 jenis asam amino penyusun protein. Gugus R ada yang bersifat netral, bermuatan positif, negatif, ada yang hidrofilik dan hidrofobik. 3. Struktur 20 asam amino penyusun protein Asam amino (selanjutnya disebut AA saja) dapat membentuk rantai karena gugus amino (–NH2) suatu AA dapat bereaksi dengan gugus karboksilat (–COOH) pada AA lainnya. Molekul rantai yang terbentuk dinamakan peptida, jika rantainya relatif pendek (<10 AA) biasa disebut oligopeptida, jika rantainya panjang disebut polipeptida atau protein (sekitar 50 – 2000 residu AA). Ikatan yang terbentuk antar AA dinamakan ikatan peptida. Reaksi Pembentukan Ikatan Peptida (Image from wikipedia) Karena reaksi pembentukan peptida membebaskan 1 molekul air, maka jumlah AA penyusun polipeptida disebut residu. Berdasarkan konvensi, penyebutan urutan AA dimulai dari AA yang memiliki gugus –NH2 (disebut N terminal) hingga yang memiliki gugus –COOH bebas (C terminal). Struktur Molekul Polipeptida Rantai peptida biasa disebut “backbone” alias tulang punggung sedangkan gugus R biasa disebut gugus samping. Struktur Primer Struktur Primer Protein Secara sederhana, struktur primer protein adalah urutan asam amino penyusun protein yang disebutkan dari kiri (N-terminal) ke kanan (C-terminal). AA bisa ditulis dalam singkatan 3 huruf atau 1 huruf. Jadi untuk gambar di atas bisa ditulis seperti ini: Gly-Pro-Thr-Gly-Thr-Gly-Glu-Ser-Lys-Cys-Pro-Leu-Met-Val-Lys-Val-Leu-Asp-Ala-Val-Arg-Gly-Ser-Pro-Ala atau GPTGTGESKCPLMVKVLNAVRGSPA Cara penulisan yang terakhir (kode 1 huruf) lebih banyak digunakan karena lebih praktis. Struktur primer terbentuk karena ikatan peptida antar AA selama proses biosintesis protein atau translasi. Urutan asam amino dapat ditentukan dengan metode Degradasi Edman atau Tandem Mass Spectrophotometry. Atau bisa juga dari hasil translasi in silico gen pengkode protein tersebut. Struktur Sekunder Pada bagian tertentu dari protein, terdapat susunan AA yang membentuk suatu struktur yang reguler dengan sudut-sudut geometri tertentu. Ada dua struktur sekunder utama yaitu alfa-helix dan beta-sheet. Struktur ini terjadi akibat adanya ikatan hidrogen antar AA. Struktur Sekunder Protein Pada gambar sebelah kiri, terlihat bahwa struktur alfa-helix terbentuk oleh ‘backbone‘ ikatan peptida yang membentuk spiral dimana jika dilihat tegak lurus dari atas, arah putarannya adalah searah jarum jam menjauhi pengamat (dinamakan alfa). Satu putaran terdiri atas 3.6 residu asam amino dan struktur ini terbentuk karena adanya ikatan hidrogen antara atom O pada gugus CO dengan atom H pada gugus NH (ditandai dengan garis warna oranye). Seperti halnya alfa-helix, struktur beta-sheet juga terbentuk karena adanya ikatan hidrogen, namun seperti terlihat pada gambar sebelah kanan, ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian rantai yang pararel sehingga membentuk lembaran yang berlipat-lipat. Tidak semua bagian protein membentuk struktur alfa-helix dan beta-sheet, pada bagian tertentu mereke tidak membentuk struktur yang reguler. Struktur Tersier Struktur Tersier Protein Dihydrofolatreductase Struktur tersier adalah menjelaskan bagaimana seluruh rantai polipeptida melipat sendiri sehingga membentuk struktur 3 dimensi. Pelipatan ini dipengaruhi oleh interaksi antar gugus samping (R) satu sama lain. Ada beberapa interaksi yang terlibat yaitu: Interiaksi ionik Terjadi antara gugus samping yang bermuatan positif (memiliki gugus –NH2 tambahan) dan gugus negatif (–COOH tambahan). Ikatan Ionik (Image from uic.edu) Ikatan hidrogen Jika pada struktur sekunder ikatan hidrogen terjadi pada ‘backbone‘, maka ikatan hidrogen yang terjadi antar gugus samping akan membentuk struktur tersier. Karena pada gugus samping bisa banyak terdapat gugus seperti –OH, –COOH, –CONH2 atau –NH2 yang bisa membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen (Image from uic.edu) Gaya Dispersi Van Der Waals Beberapa asam amino memiliki gugus samping (R) dengan rantai karbon yang cukup panjang. Nilai dipol yang berfluktuatif dari satu gugus samping dapat membentuk ikatan dengan dipol berlawanan pada gugus samping lain. Ikatan Van Der Waals (Image from uic.edu) Jembatan Sulfida Jembatan Disulfida (Image from altabioscience.bham.ac.uk) Cysteine memiliki gugus samping –SH dimana dapat membentuk ikatan sulfida dengan –SH pada cystein lainnya, ikatan ini berupa ikatan kovalen sehingga lebih kuat dibanding ikatan-ikatan lain yang sudah disebutkan di atas. Struktur Quartener Protein atau polipeptida yang sudah memiliki struktur tersier dapat saling berinteraksi dan bergabung menjadi suatu multimer. Protein pembentuk multimer dinamakan subunit. Jika suatu multimer dinamakan dimer jika terdiri atas 2 subunit, trimer jika 3 subunit dan tetramer untuk 4 subunit. Multimer yang terbentuk dari subunit-subunit identik disebut dengan awalan homo–, sedangkan jika subunitnya berbeda-beda dinamakan hetero–. Misalnya hemoglobin yang terdiri atas 2 subunit alfa dan 2 subunit beta dinamakan heterotetramer. Struktur Quartener Protein Hemoglobin (Image from sciencecases.org) Perlu diketahui bahwa beberapa protein dapat berfungsi sebagai monomer sehingga ia tidak memiliki struktur quartener. 4.hubungan antara enzim dan metabolisme metabolisme merupakan totalitas proses kimia di dalam tubuh. Metabolisme meliputi segala aktivitas hidup yang bertujuan agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan melakukan reproduksi. Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar proses kehidupan dapat berlangsung. Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme. .....Proses metabolisme di dalam sel melibatkan aktivitas sejumlah besar katalis biologik yang disebut enzim dan berlangsung melalui Respirasi (katabolisme) dan sintesis (anabolisme). Reaksi Katabolisme Adalah reaksi yang sifatnya memecah ikatan kimia yang kompleks menjadi ikatan kimia yang lebih sederhana. pada waktu ikatan putus dan molekul terpecah terjadi pembebasan energi (reaksi exergonik). Contoh reaksi katabolisme adalah proses respirasi (termasuk aerob dan anaerob) Reaksi Anabolisme Adalah reaksi pembentukkan, yaitu pembentukkan molekul sederhana menjadi molekul kompleks. reaksi anabolisme merupakan reaksi sintesis karena adanya transformasi energi yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia, oleh sebab itu reaksi anabolisme disebut juga reaksi yang membutuhkan energi (endergonik) Contoh reaksi anabolisme adalah sintesis (termasuk fotosintesisi dan kemosintesis) Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme 1. ATP merupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan pospatnya pada saat mengalami hidrolisis. Reaksinya: ATP --> ADP --> AMP (reaksi tersebut meruapak reaksi bulak balik) perubahan ATP menjadi ADP di ikuti dengan pembebasan energi sebesar 7,3 kalori/mol ATP. 2. Enzim .. .Enzim merupakan senyawa organik jenis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai katalisator (pemercepat suatu reaksi kimia)sehingga disebut Biokatalisator. ....Reaksi metabolisme dalam sel sangat membutuhkan keberadaan enzim. Seluruh reaksi kimia yang membangun proses metabolisme merupakan reaksi enzimatis. Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim di buat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus selalu di dalam sel. Komponen penyusun enzim berdasarkan senyawa pembentuknya yaitu protein enzim dibedakan atas 2 bagaian yaitu: a. enzim sederhana ...enzim dengan seluruh komponen penyusunnya adalah protein b. Enzim kompleks / Enzim konjugasi / Haloenzim ...Enzim yang komponen penyusunnya tidak hanya terdiri atas protein ...Apoenzim merupakan bagian dari enzin konjugasi yang berupa protein ...prostetik merupakan bagian dari protein konjugasi yang bukan senyawa protein ...gugus prostetik yang terbuat dari senyawa logam disebut kofaktor ...Gugus prostetik yang terbuat dari bahan organik seperti vitamin disebut ko enzim Kerja Enzim ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu: a. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key) Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut: 1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat 2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi 3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah 4. Enzim + substrat --> Kompleks enzim substrat --> Hasil akhir + Enzim b. teori kecocokan induksi (induced fit theory) Bukti dari kristalografi sinar x, diketahui bahwa sisi aktif enzim bukan merupakan bentuk yang kaku, tapi bentuk yang fleksibel Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif akan termodifikasi menyesuaikan bentuk substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim substrat ketika substrat terikat pada enzim, sisi aktif enzim mengalami beberapa perubahan sehingga ikatan yang terbentuk antara enzim dan substrat menjadi menjadi lebih kuat. Interaksi antara enzim dan substrat disebut Induced fit. Komponen Enzim Enzim merupakan protein, berdasarkan senyawa penyusunnya, enzim dibedakan atas: Enzim sederhana komponen utama penyusun tubuhnya adalah proteinEnzim konjugasi / halo enzim merupakan enzim yang tersusun atas senyawa protein dan senyawa selain protein. Bagian dari enzim konjugasi yang berupa protein disebut Apoenzim, sedangkan bagian yang bukan protein disebut prostetik. Struktur prostetik yang terbuat dari logam disebut kofaktor, sedangkan yang terbuat dari bahan organik seperti protein disebut ko enzim jenis-jenis enzim Enzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu: 1. Oksido-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi 2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia 3. Hidrolase bekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsure 4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air 5. ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih 6. Liase bekerja pada reaksi pemutusan senyawa Sifat Enzim 1. Sebagai Biokatalisator.Enzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein yang dihasilkan oleh sitoplasma sel dan berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisator Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi kimia , tetapi zat itu sendiri tidak ikut dalam reaksi. Enzim mempengaruhi kecepatan reaksi, tetapi tidak terpengaruh atau dipengaruhi oleh reaksi tersebut Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung dalam sel, dan bertindak tidak harus selalu dalam sel 2. Enzim menurunkan energi aktivasi. Enzim mengkatalis reaksi dengan meningkatkan kecepatan reaksi, dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi) 3. Enzim merupakan protein. Enzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH Pada suhu rendah dan tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim akan terdenaturasi 4. Enzim bekerja spesifik.Enzim bekerja spesifik satu enzim hanya khusus untuk satu substrat. Contoh enzim maltase hanya dapat memecah maltosa menjadi glukosa Aktifitas enzim Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim 1. Suhureaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 - 35 derajad celcius. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 – 40 oC, dengan suhu optimum 36 oC.Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan. 2. Logam berat.Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif. 3. LogamAktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe. 4. pH Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa.Bagan kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH 5. KonsentrasiSemakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya akan konstans. 6. Faktor dalam (faktor internal) vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim. Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam tubuh, demikian sebaliknya. Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh. 7. keberadaan Aktivator dan inhibitor Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim antara enzim dengan dan substrat. inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat. Ada dua macam inhibitor yaitu: a. Inhibitor kompetitif adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim. b. Inhibitor non kompetitif Adalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim 5.Struktur sel bakteri Morfologi sel Bakteri memiliki bentuk yang sangat bervariasi Bentuk sel bakteri meliputi: • kokus (bulat) • basil (batang) • spirilum (spiral) • filamen Bentuk sel menunjukkan karakteristik spesies bakteri tersebut, tetapi dapat bervariasi tergantung kondisi pertumbuhannya. Beberapa bakteri memiliki siklus hidup yang kompleks. Ukuran sel Ukuran bakteri sangat kecil berkisar antara 0,5-5μm. Bakteri terbesar yang pernah ditemukan adalah Thiomargarita dengan lebar mencapai 750μm (0,75 mm) yang membuatnya bisa terlihat dengan mata telanjang. Dinding sel Fungsi dinding sel pada prokaryota, adalah melindungi sel dari tekanan turgor yang disebabkan tingginya konsentrasi protein dan molekul lainnya dalam tubuh sel dibandingkan dengan lingkungan di luarnya. Dinding sel bakteri berbeda dari organisme lain. Dinding sel bakteri mengandung peptidoglikan yang terletak di luar membran sitoplasmik. Peptidoglikan berperan dalam kekerasan dan memberikan bentuk sel. Ada dua tipe utama bakteri berdasarkan kandungan peptidoglikan dinding selnya yaitu Gram positif dan Gram negatif. Dinding sel Gram positif Karakteristik utamanya adalah tebalnya lapisan peptidoglikan pada dinding sel. Akibatnya, pada saat prosedur pewarnaan Gram, meninggalkan warna biru. Dinding sel Gram positif biasa ditemukan pada Actinobacteria dan Firmicutes. Dinding sel Gram negatif Tidak seperti dinding sel Gram positif, dinding sel Gram negatif memiliki lapisan peptidoglikan yang tipis. Hal ini menyebabkan lunturnya warna biru/merah muda saat disiram etanol. Struktur permukaan bakteri lainnya Pili dan fimbria Fimbria adalah tabung protein yang menonjol dari membran pada banyak spesies dari Proteobacteria. Fimbria umumnya pendek dan terdapat banyak di seluruh permukaan sel bakteri. Struktur pili mirip dengan fimbria dan ada di permukaan sel bakteri namun tidak banyak. Pili berperan dalam konjugasi bakteri. Fimbria hanya ditemukan pada bakteri gram negatif, dimana bakteri tersebut memiliki lapisan peptidoglikan yang tipis pada dinding selnya. Kapsul dan lapisan lendir kapsul adalah bagian asesori dari bakteri berfungsi melindungi bakteri dari suhu atau kondisi lingkungan yang ekstrem Flagela A-Monotrik; B-Lofotrik; C-Amfitrik; D-Peritrik; Flagela adalah struktur kompleks yang tersusun atas bermacam-macam protein termasuk flagelin yang membuat flagela berbentuk seperti tabung cambuk dan protein kompleks yang memanjangkan dinding sel dan membran sel untuk membentuk motor yang menyebabkan flagela berotasi. Flagela berbentuk seperti cambuk. Flagela digunakan bakteri sebagai alat gerak. Bentuk yang umum dijumpai meliputi: • Monotrik - Flagela tunggal ditemukan di satu tempat di sekitar sel • Peritrik - Banyak flagela ditemukan di satu sisi • Amfitrik - Banyak flagela ditemukan pada kedua kutub sel • Lofotrik - Flagela ditemukan pada seluruh permukaan sel Struktur sel bakteri bagian dalam Dibandingkan dengan eukaryota, bagian dalam sel bakteri sangat sederhana. Kromosom dan plasmid Struktur sel prokaryota Tidak seperti eukaryota, kromosom bakteri tidak dikelilingi membran-bound nucleus melainkan ada di dalam sitoplasma sel bakteri. Ini berarti translasi, transkripsi dan replikasi DNA semuanya terjadi di tempat yang sama dan dapat berinteraksi dengan struktur sitoplasma lainnya, salah satunya ribosom. Kebanyakan bakteri memiliki plasmid. Plasmid dapat dengan mudah didapat oleh bakteri. Namun, bakteri juga mudah untuk menghilangkannya. Plasmid dapat diberikan kepada bakteri lainnya dalam bentuk transfer gen horizontal. Membran intraselular Membran intraselular dapat ditemui pada bakteri fototrof, bakteri nitrifying dan bakteri metana. Ribosom Semua prokaryota memiliki 70S (di mana S = satuan Svedberg) ribosom sedangkan eukaryota memiliki 80S ribosom pada sitosol mereka. Vakuola gas Dengan mengatur jumlah gas dalam vakuola gasnya, bakteri dapat meningkatkan atau mengurangi kepadatan sel mereka secara keseluruhan dan bergerak ke atas atau bawah dalam air. Endospora Endospora tahan terhadap berbagai jenis larutan kimia, dan keadaan lingkungan yang tidak baik. 6.struktur dan fungsi membran I. STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN Model molekuler membran mulai dikembangkan beberapa dasawarsa sebelum membran untuk pertama kalinya dapat dilihat dengan mikroskop elektron pada tahun 1950-an. Postulat pertama dikemukakan oleh Charles Overton bahwa membran terbuat dari lipid, atas dasar pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel lebih cepat. Baru dua puluh tahun kemudian diketahui bahwa membran tersusun atas lipid dan protein. Oleh karena itu lipid dan protein adalah penyusun utama dari membran. Gambar 1 Struktur Membran 1. 1. Lipid Lipid yang menyusun membran terdiri atas fosfolipid (rantai asam lemak, gliserol, fosfat, dan alkohol) dan kolesterol. Fosfolipid mampu membentuk membran karena struktur molekulernya. Fosfolipid bersifat amfipatik, yaitu memiliki daerah hidrofobik dan daerah hidrofilik. Gambar 2 Lipid Penyusun Membran Irving Langmuir (1917) membuat model membran buatan yang terdiri dari selapis fosfolipid dengan ekor hidrofobik mengarah ke udara sedangkan kepala hidrofilik tercelup air. Itu tidak menjawab bagaimana jika sel berada di lingkungan akuatik, yang mendasari E. Gorter dan F. Grendel (1925) mengemukakan model bilayer fosfolipid yang tebalnya dua molekul. Bilayer seperti ini dapat menjadi suatu batas stabil antara dua ruangan aquaeous karena susunan molekulernya melindungi bagian hidrofobik dan membiarkan bagian hidrofiliknya menyentuh cairan. Davson dan Danielli (1935) melengkapi model tersebut dengan melapisi kedua permukaan itu dengan protein hidrofilik. Karena protein membran memiliki daerah hidrofobik dan hidrofilik juga, maka pada tahun 1972 J. Singer dan G. Nicolson menunjukkan protein tersebut sebenarnya terdispersi dan secara individual disisipkan ke daerah bilayer fosfolipid dengan daerah hidrofobik di dalam dan daerah hidrofilik menghadap cairan. Gambar 3 Fosfolipid Membran bersifat fluid agar dapat bekerja dengan baik. Disinilah fungsi kolesterol steroid yang terjepit di antara molekul-molekul fosfolipid dalam membran plasma hewan membantu menstabilkan membran tersebut. Kolesterol menghambat penyusunan-rapat fosfolipid, kolesterol juga membantu menurunkan suhu membran jika suhu disekitar naik. Jika membran membeku permeabilitasnya berubah, protein enzimatik di dalamnya mungkin menjadi inaktif. 2. Protein Membran merupakan suatu mozaik fluida yang terdiri atas lipid, protein, dan karbohidrat. Protein menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran. Ada dua protein utama membran yaitu protein integral dan protein periferal. Protein integral adalah protein transmembran dengan daerah hidrofobik membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar, yang biasanya tergulung menjadi heliks-a. Bagian yang hidrofilik berada pada kedua sisi yang aqueous. Protein periferal tidak tertanam dalam bilayer lipid melainkan terikat longgar pada permukaan membran. Gambar 4 Protein Penyusun Membran 1. Karbohidrat Gambar 5 Struktur Karbohidrat Membran Karbohidrat membran memiliki fungsi untuk mengenali satu jenis sel tetangga, yang menjadi dasar penolakan terhadap sel asing. Karbohidrat pada membran biasanya berbentuk oligosakarida. Beberapa oligosakarida secara kovalen terikat dengan lipid (membentuk glikolipid) dan sebagian besar terikat secara kovalen dengan protein (membentuk glikoprotein). Molekul dan lokasi yang beragam pada permukaan sel membuat oligosakarida dapat berfungsi sebagai penanda yang membedakan sel yang satu dengan yang lainnya. II. TRANSPOR YANG MELINTASI MEMBRAN Membran sel adalah komponen sel yang sangat penting yaitu menjadi jalan utama keluar masuknya molekul ataupun ion ke dalam dan keluar sel. Organisasi molekuler membran mengakibatkan permeabilitas selektif. Hal ini berarti membran mengatur molekul dan ion yang bisa keluar dan masuk sel sehingga substansi-substansi tersebut tidak dapat melintas secara sembarangan. Sel tersebut dapat mengambil berbagai macam molekul dan ion kecil dan menolak yang lainnya. Molekul yang dapat melintasi bilayer lipid dengan cepat adalah molekul kecil, larut dalam lipid, hidrofobik, dan nonpolar. Molekul hidrofobik seperti hidrokarbon, CO2, dan O2 dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil yang polar tetapi tidak bermuatan juga dapat melewati membran dengan lebih lambat. Contohnya ialah air, urea,gliserol, dan etanol. Bilayer lipid tidak sangat permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar seperti glukosa dan sukrosa. Bilayer ini relatif tidak permeabel terhadap ion, sekalipun ion-ion kecil seperti H+, K+, dan Na+. Ada dua mekanisme transpor berdasarkan jumlah molekul yang melintasi membran yaitu uniport (transpor satu molekul) dan co-transport (transpor dua molekul). Co-transport berdasarkan kedua arah molekul yang ditranspor dibagi menjadi symport (dua molekul ditranspor dengan arah yang sama), misalnya glukosa dan Na+, dan antiport (kedua molekul ditranspor dengan arah berlawanan), misalnya pompa Na-K. Transpor melalui membran berdasarkan aliran gradien elektrokimia dibagi menjadi transpor aktif dan transpor pasif. Transpor pasif artinya molekul melewati membran tanpa melawan gradien konsentrasi dan sel tidak mengeluarkan energi, misalnya air secara osmosis dan O2 secara difusi. Ada juga mekanisme difusi yang dipermudah dengan menggunakan protein spesifik atau sering juga disebut transpor terfasilitasi. Sedangkan transpor aktif membutuhkan energi karena harus melawan gradien konsentrasi, misalnya pompa Na dan K. Transpor aktif dan pasif diperantarai oleh protein carrier yang berikatan dengan sumber energi. Protein ini akan mengikat senyawa yang akan ditranspor dengan adanya perubahan pada konformasi protein. Protein carrier membantu molekul keluar masuk sel dengan mekanisme “ping-pong”. Transpor ini relatif lambat karena molekul yang masuk ditahan dulu dalam protein carrier yang memediasi difusi kemudian baru dikeluarkan ke dalam sel. Selain protein carrier, transpor pasif juga dapat melewati protein channel. Protein ini tidak mengikat senyawa yang akan ditranspor, berupa lubang hidrofilik sepanjang lipid bilayer. Transpor melalui channel lebih cepat daripada melalui carrier. Gambar 6 Transport Molekul Melalui Membran A. TRANSPORT PASIF Difusi merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul zat atau gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Persyaratan yang harus dimiliki oleh suatu senyawa nonelektrolit agar dapat berdifusi secara pasif melalui membrane yaitu konsentrasi senyawa pada satu sisi lebih dari sisi lain serta membran harus permeable terhadap substansi tersebut. Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion),difusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by chanel formed), dan difusi difasilitasi (fasiliated difusion). l. Difusi Sederhana Difusi sederhana melalui membran berlangsung karena molekul-molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, membran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O, CO2, HO, dan H2O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau chanel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam – garam mineral , tidak dapat menembus membrane secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membrane. Proses masuknya molekul besar yang melibatkan transforter dinamakan difusi difasilitasi. 2. Difusi dan Difasilitasi Difusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah pelaluan zat melalui membran plasma yang melibatkan protein pembawa atau protein transporter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul yang akan ditransfer ke dalam sel. Setiap molekul atau ion memiliki protein transforter yang khusus, misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transporter yang khusus untuk mentransfer glukosa ke dalam sel. Protein transporter untuk grukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung, sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel – sel tersebut selalu membutuhkan glukosa untuk diubah menjadi energi. Gambar 7 Difusi Difasilitasi 3. Osmosis Osmosis adalah proses perpindahan atau pergerakan molekul zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutnya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau semi permeabel. Jika di dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel, jika dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel ditempatkan dua larutan glukosa yang terdiri atas air sebagai pelarut dan glukosa sebagai zat terlarut dengan konsentrasi yang berbeda dan dipisahkan oleh selaput selektif permeabel, maka air dari larutan yang berkonsentrasi rendah akan bergerak atau berpindah menuju larutan glukosa yang konsentrasinya tinggi melalui selaput permeabel. Jadi, pergerakan air berlangsung dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi menuju kelarutan yang konsentrasi airnya rendah melalui selaput selektif permiabel. Larutan yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan dengan larutan di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipertonis sedangkan larutan yang konsentrasinya sama dengan larutan di dalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat di luar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah daripada di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis. Gambar 8 Osmosis pada Sel Hewan dan Tumbuhan Apakah yang terjadi jika sel tumbuhan atau hewan, misalnya sel darah merah ditempatkan dalam suatu tabung yang berisi larutan dengan sifat larutan yang berbeda-beda? Pada larutan isotonis, sel tumbuhan dan sel darah merah akan tetap normal bentuknya. Pada larutan hipotonis, sel tumbuhan akan mengembang dari ukuran normalnya dan mengalami peningkatan tekanan turgor sehingga sel menjadi keras. Berbeda dengan sel tumbuhan, jika sel hewan/sel darah merah dimasukkan dalam larutan hipotonis, sel darah merah akan mengembang dan kemudian pecah /lisis, hal ini karena sel hewan tidak memiliki dinding sel. Pada larutan hipertonis, sel tumbuhan akan kehilangan tekanan turgor dan mengalami plasmolisis (lepasnya membran sel dari dinding sel), sedangkan sel hewan/sel darah merah dalam larutan hipertonis menyebabkan sel hewan/sel darah merah mengalami krenasi sehingga sel menjadi keriput karena kehilangan air. B. TRANSPORT AKTIF 1. ATP DRIVEN PUMP Mekanisme pompa Na-K adalah sebagai berikut: a. Pengikatan Na+ sitoplasmik dengan protein menstimulasi fosforilasi oleh ATP, b. Fosforilasi menyebabkan perubahan konformasi protein, c. Perubahan konformasi mengusir Na+ keluar dan K+ ekstraseluler diikat, d. Pengikatan K+ memicu pelepasan gugus fosfat, e. Kehilangan fosfat membentuk kembali konformasi asli, f. K+ dilepaskan dan tempat Na+ mampu mengikat kembali; siklus berulang kembali. Gambar 9 Mekanisme Pompa Na-K Pompa proton mentranslokasikan muatan positif dalam bentuk ion hidrogen dengan menggunakan ATP sebagai penggeraknya. Tegangan dan gradien H+ menggambarkan sumber energi ganda yang dapat digunakan sel untuk menggerakkan proses lain, seperti penyerapan gula dan nutrien lainnya. Pompa proton merupakan pompa elektrogenik utama tumbuhan, fungi, dan bakteri. 2. Couple Carrier Couple carrier adalah sepasang protein yang pengangkutan ion dari suatu larutan di luar sel ke dalam sel melewati membran. Couple carrier dibagi dua yaitu symporter (coupled transport yang melewatkan ion pertama dan kedua pada arah yang sama) dan antiporters (coupled transport yang melewatkan ion kedua dari arah berlawanan). Couple carriers termasuk dalam transport aktif tidak langsung, pada transport ini menggunakan energi yang dihasilkan dari pompa sodium-potasium. Molekul-molekul yang masuk atau keluar sel dengan transport tidak langsung selalu bergerak melewati membran bersama-sama dengan gerakan ion, maka mekanisme transpot aktif ini juga disebut cotransport. Couple carriers terjadi dalam dua pola, symport dan antiport. Pada symport, substansi yang dicotransport bergerak searah gerakan ion. Diantara metabolit penting dan ion yang digerakkan secara aktif ke dalam sel dengan symport adalah gula dan Na++. Pada antiport, substansi yang di cotransport bergerak dalam arah berlawanan dengan gerakan ion. Pola ini umumnya terbatas untuk ion. Gambar 10 Couple Transport 3. Light Driven Pump Di dalam membran plasma archea halofilik ekstrem terdapat mekanisme transpor aktif yang di induksi oleh cahaya. Transpor aktif ini difasilitasi oleh protein bakteriorhodopsin yang tertanam di dalam membran plasma. Penelitian terakhir menjelaskan bahwa rhodopsin yang berperan dalam transpor aktif ini juga terdapat di dalam organisme lain. Termasuk juga pada bakteri yang hidup di permukaan air laut. Rhodopsin terbagi dalam dua tipe yang berbeda berdasarkan fungsinya, rhodopsin yang berfungsi secara visual dan rhodopsin yang berfungsi sebagai pompa proton yang diinduksi oleh cahaya (bacteriorhodopsin), pompa ion klorida (Halorhodopsin) dan sensor cahaya (sensory rhodopsin) pada archaea. Pada mebran sel arkhea, terdapat protein bakteriorhodopsin yang memiliki fotosistem yang peka cahaya. Pada saat cahaya (yang juga merupakan energi dalam bentuk elektron) terkumpul dalam fotosistem, maka fotosistem akan memiliki kelebihan energi. Kondisi ini akan membuat protein rhodopsin akan melepaskan elektron. Elektron yang dilepaskan ini yang menjadi energi yang dibutuhkan untuk melakukan transpor aktif intermembran III. BULK TRANSPORT Molekul-molekul besar seperti protein ditranspor dengan eksositosis dan endositosis. Pada eksositosis, vesikula transpor bermigrasi ke membran plasma, bergabung dengannya, dan melepaskan kandungannya. Pada endositosis, molekul besar memasuki sel di dalam vesikula yang dijepit ke dalam dari membran plasma. Ketiga jenis endositosis ialah fagositosis, pinositosis, dan endositosis yang diperantarai reseptor. Gambar 11 Transport Bulk Melalui Membran IV. APLIKASI Begitu besarnya peranan membran sel terhadap kelangsungan hidup sel membuat orang tidak pernah puas dan berhenti mempelajarinya. Banyak penemuan di berbagai bidang yang berhubungan dengan struktur, komposisi, maupun sistem transpor. Salah satu penelitian menunjukkan batu-batu sistein di ginjal terbentuk karena ketidakmampuan seseorang untuk mentranspor asam-asam amino termasuk sistein dari urin atau darah. Penyakit ini disebut cystuaria. Masih di bidang kesehatan, kelebihan kadar kolesterol di membranlah yang membuat transpor ke dalam sel menjadi terganggu. Semua sistem pemupukan dan irigasi juga harus memperhatikan betul-betul mengenai sistem transpor agar mendapatkan hasil yang maksimal. Reseptor Permukaan sel dan signal tranduksi Reseptor permukaan lebih sulit karena molekul sinyalnya tidak bisa masuk sel shg perlu pemrosesan untuk bisa menghasilkan respon, yaitu dengan menghasilkan suatu reaksi di dalam sel agar dapat menghasilkan respon dalam sel. Molekul sinyal tidak masuk ke dalam sel tetapi diterima oleh reseptor di luar sel, shg ikatan antara molekul sinyal dan reseptor yang akan disampaikan ke dalam sel untuk menghasilkan respon seluler. Ada 3 kelas reseptor permukaan: 1. Reseptor terkait dengan kanal ion, reseptornya sekaligus berfungsi sbg kanal ion, responnya cepat. 2. Reseptor terkait dengan protein G. 3. Reseptor yang terkait dengan enzim. Banyak reseptor neutransmiter yang memiliki mekanisme kerja kanal ion. Ikatan antara molekul sinyal dengan reseptor akan membuka kanal sehingga ion akan keluar/ masuk membrane. Mis. kanal ion Na akan membuka shg Na masuk kedalam membran mengubah potensial membrane/ potensial aksi. Kanal kalsium--> memicu eksositosis. Reseptor berfungsi sebagai kanal ion dan efeknya langsung dengan mengubah permeabilitas dari membrane. Perubahan permeabilitas membrane mengakibatkan komposisi ion akan berubah yang akan menghasilkan respon/efek dari sel target. Transduksi signal: Pemrosesan sinyal dalam sel yang kemudian akan mendistribusikan sinyal. Sinyal kemudian akan diamplifikasi oleh sel sehingga cukup untuk menghasilkan respon. (hormone produksinya sedikit sehingga perlu diamplifikasi). Prinsipnya: Sinyal yang tidak bisa masuk dalam sel akan diterima pada reseptor permukaan yang akan menghasilkan berbagai macam reaksi transduksi sinyal yang akan menghasilkan perubahan berbagai macam protein di dalam sel (mengubah aktifitas enzim, merubah keaktifan factor transkripsi, mengubah struktur dan komposisi protein sitoskeleton) sehingga adanya sinyal bisa mengubah metabolism sel (enzim menjadi lebih aktif, mengubah excotic gen, reseptor ekstraseluler, mengubah bentuk sel, kontraksi, berpindah --> perilaku sel berubah) Yang paling banyak dilakukan sel untuk merubah sifat protein yang lain adalah dengan fosforilasi. ATP merupakan mata uang sedangkan Pi merupakan bentuk mata uang yang lain. Mis. suatu protein yang tidak aktif setelah berikatan dengan Pi maka akan menjadi aktif (bila enzim maka akan aktif bekerja sebagai enzim) dan bila Pi diambil maka enzim menjadi tidak aktif. Untuk dapat memberikan enzim maka perlu kinase (kinase: enzim yang dapat memberikan Pi pada protein yang lain) sedangkan yang mengambil adalah enzim phospatase.Selain itu cara yang juga sering ditemukan yaitu dengan pemberian GTP. Proteinn yang dapat diaktifkan dengan pemberian GTP adalah protein GTPase atau protein G. Reseptor di membrane (abu-abu mrpk 2 lapisan permukaan lipid pada membrane), hijau: protein pada membrane yang berfungsi sbg reseptor (memiliki 7 domain transmembran). Merupakan gol. reseptor yang berikatan dengan protein G (selalu memiliki 7 domain). Protein G ada 2 macam, monomerik (1 sub unit) dan heterotrimerik (memiliki 3 sub unit: α, beta, gamma). Selain itu yang juga berperan adalah enzim efektor yang bermacam-macam. Tetapi prinsipnya ada: protein G, Reseptor tidak akan berikatan dengan protein G kalau tidak ada signal. Ketika ada molekul signal maka reseptor akan berikatan dengan protein G, selanjutnya protein G menjadi aktif karena dapat berikatan dengan GTP, protein G yang aktif juga akan mempengaruhi keaktifan enzim efektor shg enzim efektor bisa bekerja. MEMBRAN PLASMA STRUKTUR MEMBRAN SEL • Sel memiliki sistem penyimpanan materi di dalam sel yang serupa dengan suatu kontainer yang berupa membran plasma, suatu lapisan tipis yang tidak dapat diamati dengan mkikroskop cahaya. • Membran plasma ini memisahkan isi sel dari lingkungannya. Isi sel (cairan intra sel) berbeda dari lingkungan luarnya, misalnya dalam hal kandungan ion. • Sistem kompartementasi dapat terjadi karena adanya sistem membran plasma (membran sel) yang mampu mencegah proses difusi atau perpindahan molekul-molekul tertentu dari dalam ke luar atau sebaliknya dari luar ke dalam sistem membran. • Kompartementasi ini memungkinkan masing-masing organel mempunyai fungsi khusus. • Semua membran sel secara umum tersusun oleh lipid dan protein, disamping juga karbohidrat dan memiliki struktur umum yang sama. Lipid, protein dan karbohidrat tersebut secara bersama menyusun membran plasma atau membran internal. • Membran sel berupa selaput tipis, disebut juga plasmalema. • Tebal membran antara 5-10 nm • Apabila diamati dengan mikroskop cahaya tidak terlihat jelas, tetapi keberadaannya dapat dibuktikan pada waktu sel mengalami plasmolisis. IMAGINASI MEMBRAN SEL • S. Singer dan E.Nicolson (1972) menyampaikan teori tentang membrane sel. • Teori ini disebut teori membran mozaik cair, yang menjelaskan bahwa membran sel terdiri atas protein yang tersusun seperti mozaik (tersebar) dan masing-masing tersisip di antara dua lapis fosfolipid. • Membran sel merupakan bagian terluar sel dan tersusun secara berlapislapis. • Bahan penyusun membran sel yaitu lipoprotein yang merupakan gabungan antara lemak dan protein. • Membran sel mengandung kira-kira 50% lipid dan 50% protein. • Lipid yang menyusun membran sel terdiri atas fosfolipid dan sterol. • Fosfolipid memiliki bentuk tidak simetris dan berukuran panjang.. Dalam hal ini protein dibedakan menjadi 2 sebagai berikut. 1. Protein Ekstrinsik (Perifer) 2. Protein Intrinsik (Integral ) • Protein ekstrinsik bergabung dengan permukaan luar membran • Protein Intrinsik (Integral) Protein ini letaknya tenggelam di antara dua lapis fosfolipid. Protein intrinsik bergabung dengan membran dalam • Penyusun membran sel yang berupa karbohidrat berikatan dengan molekul protein yang bersifat hidrofilik sehingga disebut dengan glikoprotein. • Adapun karbohidrat yang berikatan dengan lipid yang bersifat hirofilik disebut dengan glikopolid. • jadi Sifat dari membran sel ini adalah selektif permiabel artinya adalah dapat dilalui oleh air dan zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya.lihat gambar FUNGSI MEMBRAN PLASMA • Membran plasma mempunyai fungsi, sifat, struktur, dan sistem transport yang sangat penting bagi proses hidup suatu sel. • Fungsi membran plasma yaitu untuk 1. membungkus sel, membatasi perluasan sel, sebagai filter yang sangat selektif 2. merupakan alat untuk transport aktif, mengontrol masuknya nutrien dan keluarnya hasil metabolisme 3. menjaga perbedaan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel 4. serta sebagai sensor untuk sinyal-sinyal yang terdapat di luar sel. Sifat Membran Plasma • Sifat utama membran sel adalah sangat dinamis. • Sifat membran yang dinamis ini sangat tergantung pada struktur dari membran plasma itu. • Sebagai contoh sifat membran yang tergantung pada strukturnya adalah adanya dua lapisan lemak yang menyusun membran (lipid bilayer). • Membran lemak dapat terbentuk secara spontan dari campuran lipid dalam lingkungan air bila konsentrasi lipid melampaui nilai kritis tertentu. • Bila jumlah lipid kurang dari konsentrasi kritis tersebut maka lipid larut dalam air. • Karena senyawa lipid ini merupakan molekul-molekul amphipatik, maka bila dalam konsentrasi cukup tinggi molekul-nolekul lipid tersebut secara spontan membentuk agregat berupa lapisan-lapisan lemak dua lapis. • Lapisan panjang lipid ini secara spontan dapat putus atau bergabung kembali satu sama lain, sehingga di dalam air sering terbentuk balon-balon vesikula. • Mengingat sebagian besar komponen sel adalah air, maka prinsip inipun rupanya juga berlaku di dalam sel dengan sistem kompartementasinya. • Adanya sistem membran lemak di dalam sel memungkinkan sel untuk membelah diri tanpa kehilangan isi sel. Selain dari itu, juga memungkinkan terjadinya proses endositosis dan eksositosis, bahkan mengingat akan sifat fluiditas asam lemak penyusun membran sel, memungkinkan adanya gerak pindah tempat, meskipun sel tersebut sesungguhnya tidak mempunyai alat gerak. LIPID MEMBRAN PLASMA • Sekali lagi Lima puluh persen (50 %) dari komponen membran plasma adalah molekul lipid yang tidak larut dalam air, dan sangat mudah larut dalam pelarut organik, • sedang sisa dari komponen tersebut sebagian besar adalah protein. • Molekul-molekul lipid tersusun secara teratur sebagai dua lapisan lemak (lipida bilayer) setebal 5 nm. L • ipid bilayer ini merupakan barrier yang semipermiabel untuk berbagai molekul yang larut dalam air. Ada tiga macam molekul lipid yang terdapat pada lipid membran yaitu 1. phospolipid (yang terbanyak), 2. cholesterol, 3. glicolipid. Ketiga jenis lemak tersebut bersifat amphipatic atau amphipilic, yang berarti mempunyai dua sifat yaitu 1. bersifat hidrophilic (senang pada air/polar) 2. hidrophobic (tidak senang air/non-polar). • Sebagai contoh, phospolipid molekul mempunyai gugus kepala hidrophilic yang sifatnya non-polar yang dinamakan hidrophobic hidrocarbon tail. • Sebagian phospolipid dan glikolipid membentuk bilayer secara spontan apabila berada dalam lingkungan air. • Sifat inilah yang menyebabkan membran sel dapat menutup kembali secara spontan apabila robek atau rusak. • Sedangkan sifat penting lainnya dari membran plasma adalah fluiditasnya, oleh karena sifat ini sangat menentukan fungsi dari membran plasma. FLUIDITAS LIPID BILAYER DAN KOLESTEROL • Keenceran lipid bilayer ditentukan oleh komposisinya yaitu 1. macam asam lemak (jenuh dan tidak jenuh) 2. kolesterol. • Makin banyak kandungan asam lemak tidak jenuh menyebabkan lapisan lipida makin encer. • Membran plasma dapat mengalami perubahan fisika kimia (transisi fase) yaitu dari fase encer (liquid state) menjadi fase seperti agar (gel state). • Jika membran banyak mengandung asam lemak tidak jenuh, perubahan fase encer menjadi fase gel lebih sukar terjadi, artinya untuk terjadinya perubahan fase memerlukan suhu yang lebih rendah. Protein Membran Plasma • Walaupun struktur dasar dari membran adalah molekul lipid, • namun fungsi fisiologis dan patologis dari membran disebabkan oleh adanya protein • Protein yang tertanam dalam lipid bilayer tersebut. • Jumlah dan jenis protein yang terdapat dalam membran plasma bervariasi dari sel ke sel. • Molekul protein kebanyakan terlarut dalam lipid bilayer. Fungsi dari protein adalah sebagai 1. media berbagai fungsi dari membran sel seperti: transport aktif molekul-molekul tertentu keluar masuk sel 2. 3. sebagai enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia yang berkaitan dengan membran plasma, 4. sebagai penghubung struktur membran plasma dengan sitoskeleton 5. matriks sel atau sel yang berdekatan, 6. dan sebagai reseptor untuk menerima sinyal-sinyal kimia yang berasal dari lingkungan sel. Karbohidrat Membran Plasma • Pada permukaan sel eukariotik didapatkan molekul karbohidrat pada permukaan selnya. • Molekul yang banyak didapatkan adalah 1. rantai polisakarida 2. rantai oligosakarida yang berikatan secara kovalen dengan membran protein 3. dan rantai oligosakarida yang secara kovalen berikatan dengan lipid (glikolipid) • Jumlah karbohidrat dalam plasma membran berkisar antara 2 – 10 % dari seluruh berat membran. Pada membran plasma didapatkan juga • proteoglikan molekul yang mengandung rantai yang panjang dari polisakarida terkait dengan protein membran dan didapatkan terutama pada bagian luar dari membran sebagai matriks eksternal. • Sebagaimana protein membran, karbohidrat membran distribusinya juga tidak simetris • karbohidrat yang sama tidak selalu ada pada permukaan dalam atau luar membran. • Rantai karbohidrat dari glikolipid, glikoprotein dan proteoglikan pada membran sel atau membran internal selalu terletak pada membran nonsitoplasma. • Pada membran plasma, karbohidrat terletak di bagian permukaan luar dari bilayer dan pada membran internal karbohidrat menghadap pada lumen dari kompartemen sel. Pada permukaan luar dari membran sel eukariotik terdapat daerah yang mengandung sangat kaya dengan karbohidrat, yang dapat ditunjukkan dengan memberikan pewarnaan rutheinium red. • Selaput ini dinamakan sebagai glikokaliks. • Glikokaliks selain mengandung karbohidrat, juga didapatkan glikoprotein dan proteoglikan yang disekresi sel dan diserap oleh permukaan luar membran plasma dan kemudian menjadi komponen dari matriks ekstra sel. • Oligosakarida pada sisi luar membran plasma berbeda-beda dari satu spesies ke spesies lain, dan bahkan dari satu sel ke sel lainnya dalam satu individu. • Keberagaman molekul dan lokasinya pada permukaan sel membuat oligosakarida dapat berfungsi sebagai penanda yang membedakan satu sel dari yang lain. • Misalnya, empat kelompok darah manusia yang ditandai dengan A, B, AB, dan O mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah. KESIMPULAN : • Membran plasma atau membran biologis merupakan contoh sempurna dari struktur supramolekul, • banyak molekul yang disusun ke dalam tingkat organisasi yang lebih tinggi, • dengan sifat-sifat baru yang muncul melebihi sifat-sifat molekul individunya. • Salah satu sifat penting membran plasma adalah kemampuannya untuk mengatur transpor melintasi batas seluler, suatu fungsi yang mendasar untuk keberadaan sel sebagai sistem terbuka. • Bentuk membran plasma yang mosaik fluida sesuai dengan fungsinya yaitu mengatur lalulintas molekuler sel. • Membran sel merupakan bagian paling luar yang membatasi isi sel dengan sekitarnya (kecuali pada sel tumbuhan, bagian luarnya masih terdapat dinding sel atau cell wall). • Membran sel berupa lapisan luar biasa tipisnya. Tebalnya kira-kira 8 nm. Dibutuhkan 8000 membran sel untuk menyamai tebal kertas yang biasa kita pakai untuk menulis. • Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran, meskipun karbohidrat juga merupakan unsur penting. • Gabungan lipid dan protein dinamakan lipoprotein. • Saat ini model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekultersebut dalam membran ialah model mosaik fluida. • Pada 1895, Charles Overton mempostuatkan bahwa membran terbuat dari lipid, berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat dari pada zat yang tidak larut dalam lipid. • 20 tahun kemudian, membran yang diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus membenarkan postulat dari Overton. • Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran. • Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur molekularnya. • Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik, yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menykai air) maupun daerah hidrofobik (takut dengan air). STRUKTUR MEMBRAN SEL ( Phospholipid bilayer) 7.Mitokondria Mitokondria merupakan organel yang berfungsi menyediakan energy selular (ATP). Ukuran dan bentuk mitokondria bervariasi menurut jaringannya dan menurut keadaan fisiologis sel. Kebanyakan mitokondria berbentuk oval atau jorong dengan diameter antara 0.5 sampai 1 µm dan panjang sampai 7 µm. Mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, karena ukurannya yang sangat kecil. Pengamatan dengan mikroskop electron menunjukkan susunan khas mitokondria seperti terlihat pada gambar 1. Gambar 1. Struktur mitokondria Mitokondria diliputi oleh selaput rangkap yang disebut memban luar dan membrane dalam. Selaput dalam membagi ruang organel menjadi dua yaitu matriks dan ruang antar selaput. Matriks berisi cairan seperti gel diliputi oleh selaput dalam. Matriks, ruang antar selaput, selaput luar dan selaput dalam mengandung bermacam-macam enzim. Matriks mengandung enzim-enzim siklus Kreb, garam dan air, DNA sirkuler dan ribosom. Selaput dalam mempunyai area permukaan yang lebih luas karena berlipat-lipat dan masuk ke dalam matriks. Lipatan-lipatan ini disebut krista yang bervariasi dalam jumlah dan bentuknya. Mitokondria dapat mengkode bagian-bagian proteinnya dengan alat-alat yang dimiliki. Makanan dioksidasi untuk menghasilkan elektron berenergi tinggi yang dikonversi menjadi energy yang tersimpan. Energi ini disimpan dalam bentuk ikatan fosfat kaya energy dalam molekul yang disebut adenosine triphosphate, atau ATP. ATP dikonversi dari adenosine diphosphate dengan menambahkan grup fosfat dengan ikatan kaya energi. Bermacam-macam reaksi di dalam sel dapat menggunakan energy (dimana ATP dikonversi kembali menjadi ADP, melepaskan energy tinggi) atau menghasilkan energy (dimana ATP dihasilkan dari ADP). Tahap dari glikolisis ke rantai transport elektron. Makanan diubah menjadi energy ATP dan air. Makanan pensupply energy mengandung gula dan karbohidrat. Gula dipecah dengan bantuan enzim yang memecahnya menjadi bentuk yang paling sederhana dari gula yaitu glukosa. Selanjutnya glukosa memasuki sel dengan molekul khusus pada membrane yang disebut “glucose transporters”. Saat dalam sel, glukosa dipecah menjadi ATP melalui dua lintasan. Lintasan pertama tidak memerlukan oksigen dan disebut anaerobic metabolism. Lintasan ini disebut glikolisis dan terjadi dalam sitoplasma diluar mitokondria. Selama glikolisis , gula dipecah menjadi piruvat. Makanan lain seperti lemak dapat juga dipecah untuk digunakan sebagai bahan bakar. Setiap reaksi didisain untuk menghasilkan beberapa ion hydrogen (elektron) yang dapat digunakan untuk membuat paket energi (ATP). Tetapi hanya 4 molekul ATP dapat dibuat oleh satu molekul glukosa melalui lintasan ini. Oleh karena itu mitokondria dan oksigen menjadi penting. Proses pemecahan perlu dilanjutkan dengan siklus Kreb’s di dalam mitokondria untuk memperoleh cukup ATP untuk melangsungkan fungsi-fungsi sel. Piruvat dibawa ke dalam mitokondria dan dikonversikan menjadi Acetyl Co-A yang memasuki siklus Kreb’s. Reaksi pertama ini menghasilkan carbon dioxide karena melibatkan pengeluaran satu karbon dari piruvat. Bagaimana siklus Kreb’s bekerja? Siklus Kreb’s juga disebut citric acid cycle berfungsi untuk mendapatkan sebanyak-banyaknya lektron dari makanan yang dimakan. Elektron ini (dalam bentuk ion hidrogen) digunakan untuk mengendalikan pompa yang menghasilkan ATP. Energi yang dibawa ATP selanjutnya digunakan untuk semua macam fungsi selular seperti pergerakan, transport, keluar dan masuknya produk, pembelahan, dan lain-lain. Untuk melakukan siklus Kreb’s cycle, beberapa molekul penting diperlukan. Pertama, diperlukan piruvat yang dibuat melalui glikolisis dari glukosa. Kemudian diperlukan molekul carrier untuk electron. Terdapat dua tipe molekul yaitu nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) dan flavin adenine dinucleotide (FAD+). Molekul ketiga yang diperlukan adalah oxygen. Piruvat adalah molekul dengan 3 karbon. Setelah memasuki mitokondria, piruvat dipecah menjadi molekul dengan 2 karbon oleh enzim khusus. Reaksi ini melepaskan karbon dioksida. Molekul dengan 2 karbon disebut Acetyl CoA dan molekul ini memasuki siklus Kreb’s dengan cara bergabung dengan molekul 4 karbon yang disebut oxaloacetate. Ketika dua molekul ini bergabung , menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut citric acid (2 karbon + 4 karbon = 6 karbon). Hal inilah yang menyebabkan siklus Kreb juga disebut siklus Citric acid. Citric acid kemudian dipecah dan dimodifikasi, dan melepaskan ion hidrogen dan molekul karbon. Molekul karbon digunakan untuk membuat karbon dioksida dan ion hidrogen ditangkap oleh NAD dan FAD. Proses ini kembali menghasilkan oxaloacetate. Fosforilasi oksidatif Saat ion hidrogen atau elektron diambil dari sebuah molekul, maka molekul dikatakan dioksidasi. Ketika ion hidrogen atau elektron diberikan kepada sebuah molekul maka molekul tersebut direduksi. Saat molekul fosfat ditambahkan kepada sebuah molekul, maka molekul tersebut dikatakan difosforilasi. Jadi fosforilasi oksidatif berarti proses yang melibatkan penghilangan ion hidrogen dari satu molekul dan penambahan molekul fosfat ke molekul lainnya. Pada siklus Kreb, ion hidrogen atau elektron diberikan kepada dua molekul carrier. Mereka ditangkap oleh NAD atau FAD dan molekul pembawa ini akan menjadi NADH dan FADH (karena membawa ion hidrogen). Elektron-elektron ini dibawa secara kimia ke sistem respirasi atau rantai transport electron yang terdapat di Krista mitokondria. NADH dan FADH secara esensial berfungsi sebagai pengangkut dari satu kompleks ke kompleks yang lain. Di setiap situs sebuah pompa proton mentransfer hidrogen dari satu sisi membrane ke yang lainnya. Hal ini menghasilkan sebuah gradient melintasi membrane dalam dengan konsentrasi hydrogen yang lebih tinggi pada ruang interkrista (ruang antara membrane dalam dan membrane luar). Elektron dibawa dari satu kompleks ke kompleks yang lain oleh ubiquinone dan cytochrome C. Cytochrome oxidase kompleks mengkatalisis transfer elektron ke oksigen menjadi air. Pompa chemiosmotic menghasilkan gradient proton electrochemical melewati membrane yang digunakan untuk menjalankan “energy producing machine” yaitu ATP synthase. Proses ini memerlukan oksigen sehingga disebut “aerobic metabolism”. ATP synthase menggunakan energy dari gradient ion hydrogen (juga disebut proton) untuk membentuk ATP dari ADP dan fosfat. Juga menghasilkan air dari hidrogen dan oksigen. 8.FOTOSINTESIS DAN KLOROPLAS Fotosintesis Salah satu organel yang dimiliki oleh sel tumbuhan adalah kloroplas. Di dalam organel inilah terjadi fotosintesis, yaitu proses pengubahan energi cahaya matahari menjadi energi kimiawi berupa makanan. Semua bagian yang berwarna hijau dari tumbuhan mengandung kloroplas, tetapi daun tempat utama terjadinya fotosintesis. Cahaya yang paling baik untuk fotosintesis adalah cahaya merah dan biru, sedangkan warna hijau tidak cocok untuk fotosintesis. Kita melihat warna hijau pada daun karena klorofil menyerap cahaya merah dan biru ketika memantulkan dan meneruskan cahaya hijau. Kloroplas Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan yang terdapat di bagian daun. Seperti halnya mitokondria kloroplas juga merupakan organel bermembran ganda. Matriks kloroplas berupa stroma, yaitu fluida kental yang di dalam kloroplas. Di dalam kloroplas juga terdapt membran tilakoloid. Pada membran tilakoloid inilah terdapat klorofil, yaitu pigmen yang berwarna hijau, yang berfungsi menyerap energi cahaya. Pada beberapa tempat tilakoloid disebut grana. Fotosintesis terdiri dari dua proses utama, yaitu reaksi teang dan reaksi gelap (siklus calvin) 9.Pengertian Gen Pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Hunt Morgan, ahli Genetika dan Embriologi Amerika Serikat (1911), yang mengatakan bahwa substansi hereditas yang dinamakan gen terdapat dalam lokus, di dalam kromosom. Menurut W. Johansen, gen merupakan unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas, terdapat di dalam lokus gen. Gen terdiri dari protein dan asam nukleat (DNA dan RNA), berukuran antara 4 – 8 m (mikron). Sifat-Sifat Gen Gen mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. a. Mengandung informasi genetik. b. Tiap gen mempunyai tugas dan fungsi berbeda. c. Pada waktu pembelahan mitosis dan meiosis dapat mengadakan duplikasi. d. Ditentukan oleh susunan kombinasi basa nitrogen. e. Sebagai zarah yang terdapat dalam kromosom. Fungsi Gen Fungsi gen antara lain: a. Menyampaikan informasi kepada generasi berikutnya. b. Sebagai penentu sifat yang diturunkan. c. Mengatur perkembangan dan metabolisme. Simbol-Simbol Gen a. Gen dominan, yaitu gen yang menutupi ekspresi gen lain, sehingga sifat yang dibawanya terekspresikan pada turunannya (suatu individu) dan biasanya dinyatakan dalam huruf besar, misalnya A. b. Gen resesif, yaitu gen yang terkalahkan (tertutupi) oleh gen lain (gen dominan) sehingga sifat yang dibawanya tidak terekspresikan pada keturunannya. c. Gen heterozigot , yaitu dua gen yang merupakan perpaduan dari sel sperma (A) dan sel telur (a). d. Gen homozigot, dominan, yaitu dua gen dominan yang merupakan perpaduan dari sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, misalnya genotipe AA. e. Gen homozigot resesif, yaitu dua gen resesif yang merupakan hasil perpaduan dua sel kelamin. Misalnya aa. f. Kromosom homolog, yaitu kromosom yang berasal dari induk betina berbentuk serupa dengan kromosom yang berasal dari induk jantan. g. Fenotipe, yaitu sifat-sifat keturunan pada F1, F2, dan F3 yang dapat dilihat, seperti tinggi, rendah, warna, dan bentuk. h. Genotipe, yaitu sifat-sifat keturunan yang tidak dapat dilihat, misalnya AA, Aa, dan aa. 10.Arus informasi melalui sel Sel dan organel yang terdapat dalam sel, dilapisi oleh membran yang terutama tersusun oleh lemak dan protein. Lemak yang terdapat pada membran memungkinkan membran berfungsi sebagai barrier yang membatasi pergerakkan molekul yang dapat larut dalam air melewati membran. Molekul protein yang dapat menembus membran sel, berfungsi sebagai tempat lewatnya bahan-bahan tertentu. Selain itu protein yang terdapat pada permukaan membran seperti reseptor, enzim dan pump (pompa) masing-masing berfungsi sebagai katalisator dan pompa yang melakukan transport aktif ion-ion tertentu kedalam maupun keluar sel. Selain berfungsi sebagai barrier yang permeabilitasnya selektif, membrane sel juga berfungsi mengatur arus informasi antara sel dengan lingkungan sekitarnya. Hal ini dimungkinkan oleh adanya reseptor yang spesifik pada permukaan membrane sel. Ikatan suatu substrat dengan reseptornya yang spesifik pada permukaan membrane sel akan menyebabkan terjadinya transduksi sinyal yang selanjutnya akan mengaktifkan berbagai mata rantai reaksi biokimia dalam sel, sehingga dapat disimpulkan bahwa membrane sel berfungsi dalam proses komunikasi antar sel. Membrane sel komposisinya terutama terdiri dari protein 55%, lemak 42%, dan karbohidrat 3%, tetapi persentase ini bervariasi pada berbagai sel. Terdapat 3 jenis yang terdapat pada membrane sel yaitu fosfolipid, kolesterol, dan glikolipid. Pada membrane sel fosfolipid membentuk 2 lapisan (lipid bilayer) dimana lapisan hidrofilik terletak pada bagian luar (berhadapan dengan cairan ekstrasel) dan bagian dalam sel (berhadapan dengan sitoplasma), sementara bagian hidrofobik terletak antara kedua lapisan hidrofilik ini. Protein atas membrane sel terbagi atas protein integral dan protein perifer. Sebagian besar protein integral membentuk channel pada membrane atau membentuk pompa sebagai tempat lewatnya ion-ion. Sementara protein perifer biasanya hanya terikat dengan protein integral atau dengan bagian hidrofilik membrane, dan umumnya protein perifer ini membentuk enzim. Karbohidrat pada membrane umumnya dalam bentuk glikolipid dan glikoprotein. Karbohidrat ini berfungsi meningkatkan hidrofilisitas lemak dan protein, mempertahankan stabilitas membrane oleh adanya struktur yang disebut glikokaliks. Glikokaliks akan nberinteraksi dengan glikokaliks sel lain sehingga berfungsi melekatkan satu sel dengan sel yang lainnya. Glikolipid yang terdapat pada membrane sel juga berperan dalam reaksi imunologis, dengan membentuk antigen dalam darah. 11.Organisasi Seluler secara struktural, terdapat dua jenis sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. walaupun jauh dari sederhana, sel prokariotik (termasuk bakteri dan archae) umumnya berukuran lebih ,kecil dan mempunyai struktur lebih kecil daripada sel eukaryotik. perbedaan utama dari kedua selitu adalah bahwabahwa materi genetik (DNA) sel prokariotiktidak terletak dalam suatu struktur membbran ganda yang disebut nukleus. sedangkan pada eukariota, semua materi genetiknya terdapar pada molekul DNA, yang terdapat sebagai kromosom. kromosom adalah struktur-struktur linier betrjumlah banyak yang terletak didalam nukleus. sel eukaryota juga mempunyai organel-organel bermembran lain didalam sitolasmanya (suatu daerah antara nukleua dan membran plasma). struktur-struktur subseluler ini juga mempunyai struktur dan fungsi yang amat beragam. sebagian besar sel eukaryotik mempunyai mitokondria, yang mengandung enzim dan mekanisme untuk respirasi aerob dan fosforilasi oksidatif. denga demikian, fungsi utama mitokandria adalah menghasilkan adenosin tripospat (ATP) , satuan utama pertukaran energi yang terjadi didalam sel. organel ini dikelilingi oleh membtan ganda. membtan dalamnya, yang mengandung rantai transfer elektron dan enzim yang dibutuhkan untuk menghasilkan ATP, terdiri dari lipatan lipatan yang disebut dengan krista (cristae). krista tersebut menonjol kedalam matriks atau ronggas sentral. mitokondria mempunyai DNA dan ribosom sendiri, akan tetapi sebagian proteinnya diimpor dari sitoplasma. Kloroplas mempunyai sistem-sistem fotosintesis yang berfungsi dalam pemanfaatan energi radiasi sinara matahari. Organel tersebut hanya terdapat pada tumbuhan dan alga. Fotosintesis adalah proses yang mengubah energi cahaya menjadi energi ikatan cahaya menjadi energi ikatan kimia pada ATP. Energi kimia tersebut nantinya akan digunakan untuk mengubah karbon dioksida (CO2) dan air (H 2O) menjadi karbohidrat. Kloroplas mempunyai sebuah sistem internal yang desebut tilakoid, yaitu sebuah kromosom sirkuler(berbentuk seperti cincin), dan ribosom-ribosomnya sendiri. Tilakoid vesikuler yang berbentuk pipih itu mengandung pigmen klorofil, enzim dan molekul-molekul lain yang dibutuhkan untuk menangkap energi cahaya dan merubahnya menjadi energi kimia. Pengikatan karbon terjadi didalam stroma, yaitu ruang antara tilakoid dan membran dalam Sel prokariotik ridak mempunyai membran internal, akan tetapi bakteri fotosintetik mempunyai invainasi (lekukan) yang disebut mesosom pada membran plasmanya. Sentriol, yang terletak didalam sentrosom, hanya terdapat pada hewan dan barasosiasi denga daerah kutub sel. Pada saat pembelahan sel, kromosom akan bermigrasi ke arah sentriol. Permukaan retikulum endoplasma (RE) dapat digunakan untuk reaksi-reaksi biokimiawi dan sintesis protein-protein tertentu. Kompleks golgi berperan mengarahkan transpor protein dan biomolekul-biomolekullainnya menuju lokasi-lokasi tertentu didalam sel. Vakuola berfungsi sebagai tempat penyimpanan makanan, air, dan molekul lainnya. Material yang dibawa edalam sel akan dicerna oleh enzim yang ada didalam lisosom. Ribosom berfungsi dalam pembuatab protein, ukuran ribosom pada prokariota lebih kecil ddaripada ribosom yang ada di sitoplasma eukariota, tetapi mempunyai ukuran dan struktur yang mirip dengan mitokondria dan kloroplas eukariota. Ribosom sel eukariotik yang berasosiasi dengan retikulum endoplasma menyebabkan retikulum endoplasma nampak bergranular sehingga disebut retikulum endoplasma kasar. Regulasi gen Manusia memiliki berbagai jenis sel yang memiliki DNA yang sama. Namun, hal itu dapat menjadi berbeda dikarenakan sel tersebut mensintesis dan membentuk seperangkat RNA yang berbeda. Selain itu kadang-kadang gen dapat mengubah ekspresinya sebagai respon signal dari luar seperti pada hormon glucocorticoid.Hormon ini akan merangsang sel liver untuk menginduksi enzim tyrosine aminotransferase. Enzim ini akan mengubah tyrosine menjadi glukosa. Hormon ini hanya akan bekerja pada saat tubuh kekurangan glukosa. Kontrol ekspresi gen terjadi baik pada eukariot dan prokariot, hanya kontrol ekspresi gen yang terjadi pada eukariot bersifat lebih kompleks. 12.Kontrol Ekspresi Gen pada Prokariot Pada bakteri terdapat gen polisistronik yaitu kumpulan beberapa gen yang diatur oleh satu gen regulator. Hal ini menyebabkan saat proses transkripsi akan langsung dihasilkan beberapa protein. Umumnya, kontrol ekspresi gen pada prokariot diatur pada inisiasi transkripsi dan diatur oleh dua sekuen yaitu sekuen pada basa -35 yang sekuennya TTGACA dan sekuen pada posisi basa -10 yang sekuennya TATAAT. Sekuen ini berperan sebagai promotor. Kontrol ekspresi yang terjadi dapat berupa represi dan atenuasi. Sebagai contoh kontrol ekspresi gen yang terjadi dengan represi pada operon lac pada Escherichia coli.Pada operon ini, gen lacI akan mengkodekan protein reseptor dan menempel pada daerah operator sehingga transkripsi terhenti. Namun apabila terdapat inducer berupa laktosa dalam jumlah banyak, laktosa mampu berikatan dengan represor sehingga represor terlepas dari daerah operator dan RNA polimerase dapat melakukan transkripsi. Sedangkan contoh kontrol ekspresi gen dengan atenuasi pada operon triptofan.Apabila triptofan banyak, maka translasi oleh ribosom akan terjadi dengan cepat sehingga terbentuk loop yang akan menahan RNA polimerase untuk berhenti. Sedangkan ketika triptofan telah menjadi sedikit, ribosom akan berjalan lambat dan RNA polimerase akan melakukan transkripsi dengan cepat sehingga banyak hasil transkripsi dan triptofan. Kontrol Ekspresi Gen pada Eukariot Kontrol ekspresi gen yang terjadi pada eukariot diawali pada tahap: 1. Inisiasi transkripsi Dengan adanya pengaruh enhancer yang akan berikatan dengan daerah promotor untuk meningkatkan aktivitas RNA polimerase. 2. Proses transkripsi dan modifikasi Hal ini berupa adanya proses intron splicing sehingga hanya tersisi bagian ekson. 3. Kestabilan transkripsi Saat hasil transkripsi dibawa dari inti sel menuju sitosol akan terjadi pemendekan ekor poli-A oleh enzim (DAN)pada 3' ke 5' yang berasosiasi dengan 5'cap. 4. Modifikasi translasi Modifikasi ini terjadi dalam bentuk modifikasi kovalen disebabkan adanya modifikasi kimia seperti asetilasi, metilasi, dan disulfida bond formation. Contoh, molekul insulin dihasilkan dalam bentuk inaktif yang terdiri dari satu polipeptida dan untuk aktivasinya polipeptida tersebut akan dipotong menjadi dua bagian dan dihubungkan dengan jembatan disulfida. Replikasi DNA Replikasi DNA yang terjadi, disebut replikasi semikonservatif, karena masing-masing dari kedua rantai DNA induk bertindak sebagai cetakan/templat untuk pembuatan dua rantai DNA dengan untai ganda yang baru.[1][2] Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda DNA. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S siklus sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR). Garpu replikasi Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida—dalam hal ini, deoksiribonukleotida—ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5'→3', sedangkan DNA polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'→5'. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'→5', sementara untaian lainnya berorientasi 5'→3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'→3'. Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut. 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. Pembentukan leading strand Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah 5'→3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi. Pembentukan lagging strand Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan leading strand pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut fragmen Okazaki. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'→3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap. Dinamika pada garpu replikasi Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein yang terlibat dalam replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA membentuk gelung untuk mempertahankan pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini merupakan akibat dari interaksi antara DNA polimerase, sliding clamp, dan clamp loader. Sliding clamp pada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu berinteraksi dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan di sel. Selain itu, sliding clamp berfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-C sliding clamp membentuk gelungan yang mampu berinteraksi dengan protein-protein lain yang terlibat dalam replikasi DNA (seperti DNA polimerase dan clamp loader). Bagian dalam sliding clamp memungkinkan DNA bergerak melaluinya. Sliding clamp tidak membentuk interaksi spesifik dengan DNA. Terdapat lubang 35A besar di tengah clamp ini. Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui DNA dan air menempati tempat sisanya sehingga clamp dapat bergeser pada sepanjang DNA. Begitu polimerase mencapai ujung templat atau mendeteksi DNA berutas ganda (lihat di bawah), sliding clamp mengalami perubahan konformasi yang melepaskan DNA polimerase. Clamp loader merupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel pada sliding clamp dan DNA polimerase. Dengan hidrolisis ATP, clamp loader terlepas dari sliding clamp sehingga DNA polimerase menempel pada sliding clamp. Sliding clamp hanya dapat berikatan pada polimerase selama terjadinya sintesis utas tunggal DNA. Jika DNA rantai tunggal sudah habis, polimerase mampu berikatan dengan subunit pada clamp loader dan bergerak ke posisi baru pada lagging strand. Pada leading strand, DNA polimerase III bergabung dengan clamp loader dan berikatan dengan sliding clamp. Replikasi di prokariota dan eukariota Replikasi DNA prokariota Replikasi DNA kromosom prokariota, khususnya bakteri, sangat berkaitan dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada E. coli, misalnya, berisi empat buah tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb. Sintesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan sel yang sangat tinggi; DNA kromosom prokariota dapat mengalami reinisiasi replikasi pada dua ori yang baru terbentuk sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi. Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40 buah molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akan mengelilingi kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi superkoiling negatif DNA (pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka). Superkoiling negatif akan menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang 13 pb yang kaya dengan AT sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein DnaB, yang merupakan enzim helikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi ATP hasil hidrolisis untuk bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan memisahkannya. Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi oleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (Ssb) untuk melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim DNA primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agar replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB. Hal ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positif. Superkoiling negatif yang terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerase tipe II yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan target serangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat mencegah berlanjutnya replikasi DNA bakteri. Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatu kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan interval 1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA primase. Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akan mengalami elongasi dengan bantuan holoenzim DNA polimerase III. Kompleks multisubunit ini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan separuh lainnya bekerja pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua untai akan berjalan dengan kecepatan yang sama. Masing-masing bagian dimer pada kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang mempunyai fungsi polimerase sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsi penyuntingan berupa eksonuklease 3’– 5’. Selain itu, terdapat subunit b yang menempelkan polimerase pada DNA. Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase III, mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer tersebut diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5’ – 3’, eksonuklease 5’ – 3’, dan eksonuklease penyuntingan 3’ – 5’. Eksonuklease 5’ - 3’ membuang primer, sedangkan polimerase akan mengisi celah yang ditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen Okazaki akan dipersatukan oleh enzim DNA ligase. Secara in vivo, dimer holoenzim DNA polimerase III dan primosom diyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut dengan replisom. Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan 900 pb tiap detik. Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180 °C dari ori. Di sekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakan garpu replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitor bagi helikase DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih menyatu. Pemisahan dilakukan oleh enzim topoisomerase IV. Masing-masing lingkaran hasil replikasi kemudian disegregasikan ke dalam kedua sel hasil pembelahan. Replikasi DNA eukariota Pada eukariota, replikasi DNA hanya terjadi pada fase S di dalam interfase. Untuk memasuki fase S diperlukan regulasi oleh sistem protein kompleks yang disebut siklin dan kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent protein kinases (CDKs), yang berturut-turut akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai permukaan sel. Beberapa CDKs akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkan protein-protein yang diperlukan untuk inisiasi pada masing-masing ori. Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada eukariota bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu replikasi sehingga gerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA kromosom pada kebanyakan mamalia. Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalami inisiasi secara serempak pada waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalami inisasi paling awal adalah eukromatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalah heterokromatin. Daerah sentromer dan telomer dari DNA bereplikasi paling lambat. Pola semacam ini mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor inisiasi. Seperti halnya pada prokariota, satu atau beberapa DNA helikase dan Ssb yang disebut dengan protein replikasi A atau replication protein A (RP-A) diperlukan untuk memisahkan kedua untai DNA. Selanjutnya, tiga DNA polimerase yang berbeda terlibat dalam elongasi. Untai pengarah dan masing-masing fragmen untai tertinggal diinisiasi oleh RNA primer dengan bantuan aktivitas primase yang merupakan bagian integral enzim DNA polimerase a. Enzim ini akan meneruskan elongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA polimerase d pada untai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA polimerase d maupun e mempunyai fungsi penyuntingan. Kemampuan DNA polimerase d untuk menyintesis DNA yang panjang disebabkan oleh adanya antigen perbanyakan nuklear sel atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA), yang fungsinya setara dengan subunit b holoenzim DNA polimerase III pada E. coli. Selain terjadi penggandaan DNA, kandungan histon di dalam sel juga mengalami penggandaan selama fase S. Mesin replikasi yang terdiri atas semua enzim dan DNA yang berkaitan dengan garpu replikasi akan diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesin tersebut dapat divisualisasikan menggunakan mikroskop dengan melabeli DNA yang sedang bereplikasi. Pelabelan dilakukan menggunakan analog timidin, yaitu bromodeoksiuridin (BUdR), dan visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan dengan imunofloresensi menggunakan antibodi yang mengenali BUdR. Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada DNA yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untai tertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untuk mengatasi hal ini, ujung kromosom eukariota (telomer) mengandung beratus-ratus sekuens repetitif sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’ melampaui ujung 5’. Enzim telomerase mengandung molekul RNA pendek, yang sebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut. RNA ini akan bertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’. Hal yang menarik adalah bahwa aktivitas telomerase mengalami penekanan di dalam sel-sel somatis pada organisme multiseluler, yang lambat laun akan menyebabkan pemendekan kromosom pada tiap generasi sel. Ketika pemendekan mencapai DNA yang membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu dan mati. Fenomena ini diduga sangat penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu, kemampuan penggandaan yang tidak terkendali pada kebanyakan sel kanker juga berkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase. Sitoskeleton Sitoskeleton eukariota. Aktin digambarkan dengan warna merah dan mikrotubulus dengan warna hijau. Struktur berwarna biru ialah inti sel. Sitoskeleton atau kerangka sel adalah jaring berkas-berkas protein yang menyusun sitoplasma dalam sel. Setelah lama dianggap hanya terdapat di sel eukariota, sitoskeleton ternyata juga dapat ditemukan pada sel prokariota. Dengan adanya sitoskeleton, sel dapat memiliki bentuk yang kokoh, berubah bentuk, mampu mengatur posisi organel, berenang, serta merayap di permukaan.[1] Sitoskeleton eukariota Sitoskeleton eukariota terdiri dari tiga tipe dasar, yaitu mikrofilamen, mikrotubulus (jamak: mikrotubuli), dan intermediat filamen. Ketiga filamen ini terhubung satu sama lain dan saling berkoordinasi. Ciri-ciri berbagai jenis sitoskeleton eukariota Mikrotubulus Filamen intermediate Mikrofilamen Struktur Tabung berongga yang kaku dan tidak dapat diregangkan Filamen liat yang fleksibel dan dapat diregangkan Filamen fleksibel yang tidak dapat diregangkan Diameter 25 nm 10–12 nm 8 nm Subunit Tubulin, dimer dari α-tubulin dan β-tubulin ~70 jenis protein Aktin Fungsi utama Pendukung, transpor intraselular, organisasi sel Pendukung Motilitas dan kontraksi Ditemukan pada Semua eukariota Hewan Semua eukariota Lokasi selular Sitoplasma Sitoplasma dan nukleus Sitoplasma Foto Mikrotubula di dalam sel Filamen keratin sel karsinoma Mikrofilamen sel mencit Skema struktur Mikrofilamen (Filamen aktin) Bersifat fleksibel, filamen aktin biasanya berbentuk jaring atau gel. Aktin berfungsi membentuk permukaan sel. Beberapa jenis bakteri juga mampu bergerak dengan filamen aktin seperti Listriea monocytogenes yang menyebar dari sel ke sel dengan menginduksi penyusunan filamen aktin pada sitosol sel inang.[1] Mikrotubula Mikrotubula atau mikrotubulus adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin. bersifat lebih kokoh dari aktin, mikrotubulus mengatur posisi organel di dalam sel. Mikrotubulus memiliki dua ujung: ujung negatif yang terhubung dengan pusat pengatur mikrotubulus, dan ujung positif yang berada di dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubulus untuk mencapai posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan sel.[1] Polimerisasi tubulin Tubulin dapat berpolimerisasi membentuk mikrotubulus. Percobaan polimerisasi dapat dibuat dengan campuran tubulin, larutan penyangga, dan GTP pada suhu 37 °C. Dalam tahapannya, jumlah polimer mikrotubulus mengikuti kurva sigmoid. Pada fase lag, tiap molekul tubulin berasosiasi untuk membentuk agregat yang agak stabil. Beberapa di antaranya berlanjut membentuk mikrotubulus. Saat elongasi, tiap subunit berikatan dengan ujung ujung mikrotubulus. Saat fase plato, (mirip fase log pada pembelahan sel), polimerisasi dan depolimerisasi berlangsung secara seimbang karena jumlah tubulin bebas yang ada pas-pasan. Filamen intermediet Berbentuk serat mirip tali, filamen intermediet memberi kekuatan mekanis pada sel sehingga sel tahan terhadap tekanan dan peregangan yang terjadi pada dinding sel. Filamen ini juga memberi kekuatan pada dinding sel.[1] Pembentukan filamen intermediet Pembentukan filamen intermediet juga didasarkan pada polimerisasi filamen. Dua monomer filamen bergabung membentuk struktur coil. Dimer ini akan bergabung dengan dimer lainnya membentuk tetramer, tetapi posisinya saling tidak paralel. Ketidakparalelan ini membuat tetramer dapat berasosiasi dengan tetramer lain (mirip struktur penyusunan batu bata). Pada akhirnya, tetramer-tetramer bergabung membentuk sebuah array heliks.[1] Struktur bentukan sitoskeleton Hanya dengan tiga tipe filamen, struktur sel dapat bervariasi antara satu sel dengan sel lainnya. Efektivitas kerja ketiga filamen protein ini bergantung pada jumlah protein asesori yang menghubungkan filamen ke komponen sel lain. Protein asesori penting untuk mengontrol perakitan filamen sitoskeleton pada posisi tertentu, termasuk di dalamnya protein motorik yang mengerakkan organel pada filamen atau filamen itu sendiri. Susunan struktur filamen ini mirip barisan semut. Tersusun rapih dan jika ada yang meninggalkan rombongan, barisan dapat menyusun kembali dalam kecepatan tinggi.[1] Silia dan sentriol Silia adalah benang tipis setebal 0,25 μm dengan bundel mikrotubulus di bagian intinya. Dinding dari silia adalah 9 pasang mikrotubulus dan bagian tengah dari benang ini adalah 2 mikrotubulus yang tidak berpasangan, yang biasa disebut axoneme. Struktur ini sering disebut sebagai "Struktur 9+2". Silia berfungsi menggerakkan fluida di permukaan sel dan menggerakkan sel di dalam fluida.[1] Sentriol adalah struktur berbentuk tabung yang terbentuk dari mikrotubulus dengan lebar 0,2 μm dan panjangnya 0,4 μm. Sentriol berfungsi membentuk benang spindel untuk memisahkan kromosom. Mikrotubulus berkelompok membentuk 3 mikrotubulus yang tersusun secara paralel. Sembilan kelompok semacam ini membentuk dinding sentriol. Tiap kelompok tidak tegak lurus dengan inti tabung, tetapi agak miring.[1] Dinding sel tanaman Dinding sel tanaman adalah matriks ekstraseluler yang kokoh. Dinding sel ini terdiri atas mikrofibrilis dalam banyak matriks polisakarida (sebagian besar pektin dan hemiselusosa) dan glikoprotein yang saling silang. Pada bagian korteks dari dinding sel, ada array mikrotubulus yang menentukan posisi mikrofibrilis. Penyusunan mikrofibrilis ini menentukan arah perkembangan dinding sel, bentuk akhir sel, serta pola pembelahan sel. Dalam susunannya pada dinding sel, mikrofibrilis selulosa saling silang dalam jaringan yang diikat oleh hemiselusosa. Jaringan ini saling ekstensif dengan jaringan polisakarida pektin. Jaringan selulosa-hemiselulosa memberi kekuatan tegangan sementara jaringan pektin melawan kompresi. Pada dinding sel utama, jumlah ketiganya secara kasar sama, tetapi lamela tengah memiliki lebih banyak pektin untuk merekatkan sel yang berdekatan. Pertumbuhan sel January 19, 2010 — syariffauzi Sel bereproduksi dengan menduplikasi isi dan kemudian mereka membagi dua. Ini siklus pembelahan sel adalah cara mendasar mana semua makhluk hidup yang disebarkan. Dalam uniseluler spesies, seperti bakteri dan ragi, setiap sel menghasilkan organisme tambahan. Dalam spesies multisel banyak putaran pembelahan sel yang diperlukan untuk membuat individu baru, dan sel pembagian yang dibutuhkan dalam tubuh orang dewasa juga, untuk menggantikan sel yang hilang dan keausan atau oleh kematian sel terprogram. Jadi sebuah manusia dewasa harus memproduksi jutaan sel baru setiap detik hanya untuk mempertahankan status quo, dan jika semua pembelahan sel dihentikan – misalnya, dengan dosis besar radiasi pengion – individu akan mati dalam beberapa hari. Rincian dari siklus sel dapat berbeda-beda, tetapi persyaratan tertentu bersifat universal. Pertama dan terutama, untuk menghasilkan sepasang genetis putri identik sel, DNA direplikasi harus setia, dan kromosom direplikasi harus dipisahkan menjadi dua sel terpisah. Siklus sel terdiri dari, minimal, proses set bahwa sebuah sel harus dilakukan untuk mencapai tugas ini. Sebagian besar sel juga ganda massa dan menggandakan semua organel sitoplasma dalam setiap siklus sel. Jadi kompleks set sitoplasma dan proses nuklir harus dikoordinasikan dengan satu sama lain selama siklus sel. Itu Masalah utama adalah untuk menjelaskan bagaimana koordinasi ini tercapai. Pemahaman kita tentang siklus sel telah mengalami sebuah revolusi dalam beberapa tahun terakhir. Di masa lalu siklus sel dipantau oleh mengamati peristiwa segregasi kromosom dengan mikroskop cahaya dan dengan mengikuti replikasi DNA dengan mengukur prekursor radioaktif penggabungan menjadi DNA. Fokus perhatian, karena itu, berada di kromosom, dan tampaknya menjadi besar perbedaan antara siklus sel organisme yang berbeda dan berbagai jenis sel. Percobaan baru-baru ini telah memberikan perspektif baru dan sederhana, memperlihatkan sel-sistem kontrol siklus yang koordinat siklus secara keseluruhan. Protein sistem kontrol ini pertama kali muncul lebih dari satu miliar tahun yang lalu dan telah begitu baik kekal dalam evolusi bahwa banyak dari mereka berfungsi sempurna saat dipindahkan dari sel manusia ke sel ragi. Oleh karena itu kita dapat mempelajari sistem kontrol dalam berbagai eucaryotic organisme dan menggunakan temuan-temuan dari mereka semua pada penyusunan suatu gambaran terpadu tentang bagaimana sel-sel tumbuh dan membelah. Strategi Umum Siklus Sel Lamanya siklus sel sangat bervariasi dari satu jenis sel yang lain. Fly embrio memiliki siklus terpendek sel diketahui, masing-masing langgeng sebagai hanya 8 menit, sementara siklus sel mamalia sel hati dapat bertahan lebih lama dari setahun. Kita mulai diskusi kita, Namun, dengan contoh yang lebih khas dan menggambarkan urutan peristiwa dalam pemisah yang cukup cepat sel mamalia, dengan siklus waktu sekitar 24 jam. Siklus sel secara tradisional dibagi menjadi beberapa tahap yang berbeda, yang paling dramatis adalah mitosis, proses nuklir divisi, menjelang saat pembelahan sel itu sendiri, dalam mitosis amplop nuklir rusak, isi nukleus terlihat mengembun menjadi kromosom, dan sel mikrotubulus mengatur ulang untuk membentuk gelendong mitosis yang pada akhirnya akan memisahkan kromosom. Sebagai mitosis berlangsung, tampaknya sel berhenti sebentar dalam keadaan disebut metafase, di mana kromosom, sudah digandakan, diselaraskan pada gelendong mitosis, siap untuk pemisahan. Itu pemisahan kromosom digandakan menandai awal anafase, di mana kromosom bergerak ke kutub dari gelendong, di mana mereka decondense dan membentuk kembali utuh inti. Sel ini kemudian mencubit dalam dua oleh sebuah proses yang disebut sitokinesis, yang secara tradisional dipandang sebagai akhir fase mitosis, atau M fase, dari siklus sel. Pada sebagian besar sel seluruh fase M hanya membutuhkan waktu sekitar satu jam, yang hanya sebagian kecil dari keseluruhan siklus waktu. Jauh periode yang lama berlalu antara satu M fase dan berikutnya dikenal sebagai interfase. Bawah mikroskop ini muncul, menipu, sebagai selingan tanpa kejadian di mana hanya sel tumbuh dalam ukuran. Namun teknik lain mengungkapkan bahwa interfase adalah sebenarnya waktu yang sibuk bagi sel berkembang biak, di mana persiapan yang rumit pembelahan sel yang terjadi di dekat memerintahkan urutan. Secara khusus, ini adalah selama interfase bahwa DNA dalam inti direplikasi. Replikasi DNA Nuklir Terjadi Selama Khusus Bagian dari Interfase – S Fase 1 Replikasi DNA nuklir biasanya hanya menempati sebagian dari interfase, yang disebut fase S dari siklus sel (S = sintesis). Interval antara penyelesaian mitosis dan awal sintesis DNA disebut fase G1 (G = gap), dan interval antara akhir sintesis DNA dan awal mitosis yang disebut fase G2. G1 dan G2 memberikan waktu tambahan untuk pertumbuhan: jika interfase hanya berlangsung cukup lama untuk replikasi DNA, sel tidak akan punya waktu untuk menggandakan massa sebelum dibagi. Selama sel monitor G1 lingkungannya dan ukuran sendiri dan, ketika waktunya sudah matang, membutuhkan waktu yang menentukan langkah yang berkomitmen untuk replikasi DNA dan penyelesaian siklus divisi. Para fase G2 memberikan celah keamanan, sehingga sel untuk memastikan bahwa replikasi DNA selesai sebelum terjun ke dalam mitosis. G1, S, G2, dan M adalah subdivisi tradisional dari siklus sel standar. Kita akan melihat bahwa sebagian besar, tapi tidak semua, siklus sel sesuai dengan skema standar ini. Sel karena memerlukan waktu untuk tumbuh sebelum mereka membagi, siklus sel standar biasanya cukup panjang – 12 jam atau lebih untuk cepat tumbuh jaringan dalam mamalia, misalnya. Meskipun panjang dari semua tahapan siklus variabel sampai batas tertentu, sejauh ini variasi terbesar, dalam sebagian besar biasanya dipelajari jenis sel, terjadi pada durasi G1. Sel-sel di G1, jika mereka belum berkomitmen untuk replikasi DNA, dapat menghentikan sebentar dalam kemajuan mereka di seluruh siklus dan masukkan istirahat khusus negara, sering disebut G0 (G nol), di mana mereka dapat tetap selama berhari-hari, berminggu-minggu, atau bahkan bertahun-tahun sebelum melanjutkan proliferasi. Eucaryotic terpendek dari semua siklus divisi – bahkan lebih pendek daripada banyak bakteri – adalah awal siklus sel embrionik yang terjadi pada hewan tertentu embrio segera setelah pembuahan, yang berfungsi untuk membagi sebuah sel telur raksasa ke dalam banyak sel yang lebih kecil sebagai secepat mungkin. Dalam siklus ini tidak ada pertumbuhan terjadi, G1and fase G2 drastis dikurangi, dan waktu dari satu divisi berikutnya adalah antara 8 dan 60 menit, menghabiskan setengah dalam fase S, setengah dalam M. Kita akan berbicara lebih banyak tentang embrio awal ini siklus nanti. Bagaimana kita dapat mengatakan di mana sebuah sel dalam siklus? Sel pada fase S dapat dikenali dengan memasok mereka dengan molekul berlabel timidin – sebuah senyawa yang digunakan sel khusus untuk sintesis DNA. Label dapat radioaktif, biasanya dalam bentuk 3H-timidin, atau kimia, biasanya dalam bentuk bromo-deoxyuridine (BrdU), timidin buatan analog. Inti sel yang telah memasukkan senyawa berlabel diakui oleh autoradiografi (Figure17-5) atau dengan pewarnaan dengan anti-BrdU antibodi, masing-masing. Biasanya, dalam pertumbuhan populasi sel yang berkembang biak dengan cepat tetapi semua asynchronously, tentang 30% akan berada di fase S pada setiap saat dan akan menjadi diberi label oleh denyut singkat dari prekursor DNA. Dari fraksi sel yang diberi label (pelabelan indeks), seseorang dapat memperkirakan durasi fase S sebagai bagian dari seluruh siklus. Demikian pula, dari fraksi terlihat pada mitosis sel (indeks mitosis), seseorang dapat memperkirakan durasi M fase sebagai sebagian kecil dari seluruh siklus. Selain itu, dengan memberikan sebuah pulsa 3H-timidin atau BrdU dan membiarkan sel untuk melanjutkan di sekitar siklus untuk diukur panjang waktu, seseorang dapat mencari tahu berapa lama waktu yang dibutuhkan fase S-sel untuk kemajuan melalui G2into M fase, melalui M fase ke G1, dan akhirnya melalui G1 kembali ke fase S. Atau, orang dapat menilai di mana sel dalam siklus dengan mengukur konten DNA, yang dua kali lipat selama fase S. Ini Pendekatan ini sangat difasilitasi oleh penggunaan fluoresensi-sel diaktifkan penyortir, yang memungkinkan sejumlah besar sel yang akan dianalisis secara otomatis. Satu bisa melanjutkan untuk menemukan panjang dari G1, S, dan G2 + M fase dengan mengikuti populasi sel yang dipilih untuk menjadi semua di dalam satu fase tertentu dan menggunakan DNA pengukuran untuk memantau selanjutnya perkembangan sel-sel ini melalui siklus. Diskrit Cell-Cycle Events Terjadi Melawan Latar Belakang Pertumbuhan Continuous 2 Dalam kondisi yang mendukung pertumbuhan, protein total isi sel khas meningkat lebih atau kurang terus-menerus sepanjang siklus. Demikian pula, sintesis RNA berlanjut pada tingkat yang tetap, kecuali selama fase M, ketika kromosom yang tampaknya terlalu terkondensasi untuk memungkinkan transkripsi. Ketika pola sintesis protein individu dianalisis, sebagian besar dipandang dapat disintesis seluruh siklus. Untuk sebagian besar konstituen sel, oleh karena itu, pertumbuhan yang stabil, proses yang berkesinambungan, potong hanya sebentar di M fase, ketika inti sel dan kemudian dibagi menjadi dua. Sintesis DNA dan peristiwa yang terlihat mitosis Namun, bukan satu-satunya proses diskrit terjadi terhadap latar belakang ini pertumbuhan yang berkesinambungan. Sentrosom, misalnya, harus digandakan dalam persiapan untuk mitosis, sehingga membentuk dua kutub dari gelendong mitosis. Dan produksi beberapa protein kunci – meskipun hanya beberapa – diaktifkan pada suatu tingkat tinggi pada tahap tertentu dari siklus. Histon, misalnya, yang dibutuhkan untuk pembentukan kromatin baru, yang dibuat pada tingkat yang tinggi hanya dalam fase S, dan sama juga berlaku untuk beberapa enzim yang memproduksi deoksiribonukleotida dan replikasi DNA. Yang menyalakan dan mematikan gen dan menjalankan dan menghentikan proses seperti sintesis DNA dan mitosis adalah terang-terangan konsekuensi yang jauh lebih mudah diamati tiba-tiba serangkaian transisi di negara bagian siklus sel-sistem kontrol, yang prinsip-prinsip luas kita bahas selanjutnya. Sebuah Pusat Pemicu Sistem Kontrol Proses yang penting Cell Siklus 3 Dari sudut pandang kontrol, siklus sel beroperasi seperti mesin cuci pakaian otomatis. Fungsi mesin cuci adalah mengambil air dan deterjen, mencuci pakaian, bilas mereka, dan berputar mereka kering. Proses penting ini siklus cuci analog dengan proses-proses esensial replikasi DNA, mitosis, dan seterusnya dalam siklus sel. Dalam kedua kasus kontroler pusat pemicu setiap proses pada gilirannya dalam urutan tertentu. Meskipun pada prinsipnya controller beroperasi sebagai jam sederhana yang allots waktu yang tetap untuk setiap proses, biasanya, baik dalam mesin cuci dan siklus sel, maka sendiri diatur pada titik kritis tertentu dari siklus oleh umpan balik dari proses yang sedang dilakukan. Dalam bak cuci, sensor memantau tingkat air, misalnya, dan mengirim sinyal kembali ke controller untuk mencegah proses selanjutnya dari awal sebelum sebelumnya telah selesai. Tanpa umpan balik penundaan atau gangguan dalam proses apapun yang dapat menyebabkan bencana. Perbedaan antara sistem kontrol dan mesin melakukan proses penting dari siklus sel tidak umumnya diakui sampai baru-baru ini. Sebaliknya, ada anggapan bahwa setiap proses penting utama mungkin entah bagaimana langsung memicu proses selanjutnya, seperti dalam rantai domino jatuh. Titik balik dalam pemahaman kita datang dengan identifikasi komponen kunci dari pusat kontrol siklus sel-sistem dan pengakuan bahwa ini berbeda dari molekul yang melakukan proses penting replikasi DNA, kromosom segregasi, dan sebagainya. Siklus sel-sistem kontrol adalah perangkat biokimia operasi siklis dibangun dari satu set protein yang berinteraksi menginduksi dan mengkoordinasikan proses hilir penting yang duplikat dan membagi isi sel ( “hilir” dalam hal ini konteks yang berarti bahwa mereka hanya menempati posisi bawahan dalam hierarki kontrol siklus sel). Dalam siklus sel standar sistem kontrol diatur dengan rem yang dapat menghentikan siklus di pos pemeriksaan tertentu. Di sini, sinyal umpan balik menyampaikan informasi tentang proses hilir dapat menunda kemajuan sistem kontrol itu sendiri, sehingga untuk mencegah memicu proses hilir berikutnya sebelum sebelumnya telah selesai. Rem juga penting dengan cara lain: mereka memungkinkan kontrol siklus sel-sistem yang akan diatur oleh sinyal dari lingkungan. Kontrol lingkungan ini umumnya bekerja pada sistem kontrol pada salah satu dari dua pos pemeriksaan utama dalam siklus – satu di G1, tepat sebelum masuk ke fase S, yang lain di G2, pada masuk ke mitosis. Dalam sel eucaryotic sinyal yang lebih tinggi yang menangkap siklus biasanya bekerja pada titik kontrol G1. Pos pemeriksaan ini disebut Mulai di ragi, dan dalam sel-sel mamalia akan kita sebut itu hanya pos pemeriksaan G1 (Gambar 17-9). Ketika keadaan melarang pembelahan sel, maka pada titik ini dalam siklus yang banyak sel berhenti. Dalam sel bersepeda terus pos pemeriksaan G1 adalah titik di mana sel-sistem kontrol siklus memicu sebuah proses yang akan memulai fase S, dan G2 pos pemeriksaan adalah di mana memicu sebuah proses yang akan memulai M fase. Cell-Cycle Control System Apakah Protein-kinase berbasis Machine 3 Untuk alasan sejarah, sebagian besar dari apa yang kita ketahui tentang mekanisme sel-siklus sistem kontrol yang telah dipelajari dari G2 studi di pos pemeriksaan di jalan masuk ke mitosis. Dalam deskripsi awal sistem kontrol ini, akibatnya, kami fokus pada mekanisme yang mendorong sel G2 melewati pos pemeriksaan ke M fase. Diperkirakan kemungkinan bahwa mekanisme yang sama beroperasi pada G1 pos pemeriksaan, meskipun komponen-komponen yang tepat berbeda. Sel-sistem kontrol siklus didasarkan pada dua keluarga utama protein. Yang pertama adalah keluarga bergantung cyclin protein kinase (Cdk untuk pendek), yang menyebabkan proses hilir oleh fosforilasi protein pada serines dipilih dan threonines. Yang kedua adalah keluarga mengaktifkan protein khusus, yang disebut siklin, yang mengikat untuk Cdk molekul dan mengendalikan kemampuan mereka untuk sasaran sesuai memfosforilasi protein. Siklus perakitan, aktivasi, dan pembongkaran dari cyclin-Cdk kompleks adalah peristiwa penting mengemudi siklus sel. Siklin adalah disebut demikian karena mereka menjalani siklus sintesis dan degradasi dalam setiap siklus pembelahan sel. Ada dua kelas utama siklin: mitosis siklin, yang mengikat untuk Cdk molekul selama G2 dan diperlukan untuk masuk ke mitosis, dan siklin G1, yang mengikat molekul Cdk selama G1 dan diperlukan untuk masuk ke fase S. Dalam sel ragi, yang telah memainkan bagian penting dalam penelitian pada siklus sel, yang sama anggota keluarga Cdk menyediakan aktivitas kinase pada kedua pemeriksaan; dalam sel mamalia setidaknya ada dua Cdk berbeda protein, satu untuk masing-masing pos pemeriksaan. Dalam garis besar, peristiwa-peristiwa yang mendorong ke dalam sel mitosis adalah sebagai berikut: mitosis siklin terakumulasi secara bertahap selama G2 dan mengikat untuk Cdk untuk membentuk sebuah kompleks yang dikenal sebagai M-phase-promoting faktor (MPF). Kompleks ini pada awalnya tidak aktif, tetapi melalui tindakan enzim yang lain memfosforilasi dan dephosphorylate itu, waktunya akan diubah ke bentuk aktif. Aktivasi utama MPF adalah hampir meledak. Hal ini diyakini karena mekanisme umpan balik yang positif dimana MPF aktif meningkatkan aktivitas enzim yang mengaktifkan MPF: sehingga konsentrasi MPF aktif membangun pada cepatnya sampai flashpoint kritis adalah tercapai, dimana banjir MPF aktif memicu peristiwa yang hilir menggerakkan ke sel mitosis. MPF adalah inaktifasi sama tiba-tiba oleh degradasi siklin mitosis pada metafase-anafase batas, memungkinkan sel untuk keluar dari mitosis. Setiap langkah Cdk aktivasi atau inaktivasi menandai sebuah transisi siklus sel dan mungkin memiliki efek pada kontrol siklus sel sistem itu sendiri, memulai reaksi yang pada akhirnya akan mengarah ke memicu proses hilir berikutnya. Mekanisme yang beroperasi pada G1 pos pemeriksaan lebih kurang dipahami dengan baik dari itu di pos pemeriksaan G2, tetapi prinsip-prinsip yang diyakini serupa: hanya sebagai perkumpulan MPF akhirnya memicu peristiwa mitosis, sehingga perakitan kompleks terkait yang terdiri dari protein Cdk dan G1 siklin diperkirakan mendorong sel G1 melewati pos pemeriksaan, memicu kejadian-kejadian yang menyebabkan replikasi DNA. Itu kegiatan hilir disebabkan oleh aktivasi Cdk di G1 dan G2 pos pemeriksaan yang sama sekali berbeda, meskipun dalam ragi protein Cdk yang sama berfungsi untuk keduanya. Protein tertentu yang diaktifkan fosforilasi oleh karena itu protein Cdk berpikir untuk bergantung pada komponen siklin kompleks. Kita sekarang beralih ke bukti yang pandangan ini dari siklus sel didasarkan. Dalam setiap siklus pembelahan sel harus mereplikasi DNA-nya. Kebanyakan sel juga tumbuh dan menggandakan semua isinya. Selama tahap M kromosom direplikasi dipisahkan menjadi beberapa inti (oleh mitosis) dan sel terbelah menjadi dua (oleh sitokinesis). Lain, banyak lagi bagian dari siklus ini dikenal sebagai interfase. Periode pertumbuhan sel berkelanjutan mencakup Fase S, ketika DNA replikasi terjadi, dan dua kesenjangan, G1 dan fase G2, antara fase S dan M fase. Urutan siklus sel-peristiwa diatur oleh siklus sel-sistem kontrol, yang siklis memicu proses penting sel reproduksi, seperti DNA replikasi dan segregasi kromosom. Di jantung dari sistem ini adalah satu set protein kompleks yang terbentuk dari dua tipe dasar komponen: protein kinase subunit (disebut Cdk protein) dan mengaktifkan protein yang disebut siklin. Setidaknya dua protein seperti kompleks mengatur siklus sel normal – satu di sebuah pos pemeriksaan G1 akhir, tepat sebelum fase S, dan yang lainnya di G2 akhir, tepat sebelum M Fase. Kompleks protein ini mengerahkan kontrol melalui kegiatan kinase, yang tiba-tiba diaktifkan atau tidak aktif di titik-titik tertentu dalam siklus. Proses yang mudah terlihat divisi nuklir (mitosis) dan sel fisi (sitokinesis), yang bersama-sama disebut sebagai M fase, biasanya hanya menempati sebagian kecil dari siklus sel. Itu lain, banyak lagi bagian dari siklus ini dikenal sebagai interfase. Selama M fase perubahan mendadak dalam keadaan biokimia sel terjadi pada transisi dari metafase ke anafase; sebuah sel dapat menghentikan sebentar di metafase sebelum titik transisi ini, tetapi setelah Intinya adalah berlalu, sel akan terus lancar sampai akhir mitosis dan melalui sitokinesis ke interfase. . Selama interfase sel tumbuh terus-menerus; selama M fase ini terbagi. Replikasi DNA hanya terbatas pada bagian interfase dikenal sebagai fase S. Fase G1 adalah kesenjangan antara M fase dan fase S; G2 adalah kesenjangan antara fase S dan M fase. Teknik yang digunakan untuk mempelajari sel Isolasi sel Yang dimaksud dengan isolasi sel adalah proses pengambilan suatu partikel sel dari tempat asalnya untuk diteliti lebih lanjut. Sel dapat diisolasi dari suspensi jaringan. Isolasi sel dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu: 1. Fluorescence-Activated Cell Sorter Prinsip metode ini ialah menggunakan antibodi yang berikatan dengan zat fluoresen untuk melabel sel spesifik. Suspensi sel dilewatkan pada sinar laser dan dibaca oleh detektor. Suspensi yang mengandung sel diberi sinyal positif atau negatif bergantung pada selnya mengandung zat fluoresen atau tidak. Suspensi kemudian melewati aliran listrik dan dipisahkan ke tempat masing-masing sesuai muatannya. 2. Laser Capture Microdissection Prinsip metode ini menggunakan laser untuk memotong bagian tertentu dan memindahkannya ke tempat lain, contohnya memisahkan sel tumor dari jaringannya. Pembiakan sel Setelah diisolasi, sel ditumbuhkan (diperbanyak) dengan cara in vitro (menggunakan media) atau in vivo (melibatkan sel hidup). Ada 2 macam biakan atau kultur, yaitu biakan primer dan biakan sekunder. Biakan primer ialah biakan yang diambil langsung dari jaringan organisme tanpa proliferasi sel secara in vitro. Sementara itu, biakan sekunder ialah biakan yang dikembangbiakkan dari biakan primer, biasanya di-refresh dalam jangka waktu tertentu. Hibridisasi sel Sel hibrid adalah gabungan dua sel berbeda yang dengan hasil akhir satu inti sel. Tujuan dibuatnya sel hibrid adalah untuk membentuk antibodi monoklonal. Fraksinasi sel Fraksinasi sel ialah pemisahan sel menjadi organel dan molekul, biasa dilakukan dengan sentrifugasi. Sentifugasi merupakan tahap pertama dalam fraksinasi, memisahkan organel berdasarkan ukuran dan densitasnya. Prinsip sentrifugasi ialah bahwa untuk memperoleh organel yang besar, diperlukan kecepatan sentrifugasi yang rendah, dan sebaliknya. PERTUMBUHAN DAN PEMBAGIAN SEL Pertumbuhan adalah bertambahnya tinggi atau berat suatu organisme. Pertambahan tinggi maupun berat organisme merupakan bertambahnya ukuran sel atau bertambahnya jumlah sel. Dalam dunia mikroba pertumbuhan diartikan sebagai bertambahnya jumlah sel. Hal ini karena mikroba sebagian besar adalah organisme bersel tunggal. Sehingga difinisi pertambahan tinggi maupun berat organisme tidak berlaku lagi. Mikroba memperbanyak diri melalui pembelahan sel maupun reproduksi seksual. Reproduksi seksual hanya dijumpai pada mikroba bersel banyak seperti jamur. PEMBELAHAN SEL Terdapat 2 jenis pembelahan sel yaitu pembelahan biner dan pertunasan (budding). Pembelahan biner adalah pembelahan yang menghasilkan 2 sel sama besar (Gambar 3.1), sedangkan pertunasan adalah pembelahan yang menghasilkan 2 sel yang tidak sama besar (sel yang besar disebut induk dan sel yang kecil disebut anak). Pada jamur terdapat suatu deviasi dari pembelahan biner yang disebut pembelahan filamentus. Pembelahan atau pertumbuhan filamentus adalah pembelahan sel filamen (sel tubulus dan panjang), di mana hasil pembelahan tidak terpisah melainkan tetap menjadi suatu bagian utuh organisme tersebut. Hal ini masuk akal karena jamur merupakan mikroba bersel banyak. Pada bagian ini pembelahan sel yang dipelajari adalah pembelahan biner. Hal ini karena bakteri sebagian besar melakukan pembelahan biner dalam pertumbuhannya. Pada pembelahan (biner) sel akan memperbesar ukurannya mencapai ukuran ideal untuk pembelahan sel. Selama proses pertambahan ukuran sel terdapat beberapa kejadian di dalam sel termasuk replikasi kromosom dan sintesis dinding sel untuk perpanjangan sel. Pada dasarnya pembelahan sel dimulai setelah pembelahan kromosom. Namun pembelahan sel dapat dimulai tanpa menunggu selesainya pembelahan kromosom. Lokasi pembelahan pada dinding sel bukan di sembarang tempat. Hal ini ditunjukkan oleh adanya mesosom yang berindikasi pada lokasi atau tempat pembelahan berlangsung. Pertumbuhan dan perkembangan setiap organisme bergantung pada perbanyakan (pembelahan atau reproduksi) sel yang menyusunnya. Pembelahan sel setiap organisme akan diikuti dengan pembagian komponen (organel) sel tersebut ke anak sel. Ada 3 macam pembelahan sel, yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis. Masing-masing pembelahan sel tersebut dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya. 1. Amitosis, yaitu pembelahan sel secara langsung dari satu sel menjadi dua sel. Pada proses ini tidak tampak adanya kromosom. Pembelahan amitosis hanya terjadi pada organisme bersel satu seperti amoeba, bakteri, dan ganggang bersel satu. 2. Mitosis, yaitu pembelahan sel induk menjadi sel-sel anak yang mempunyai karyotip kromosom yang identik dengan karyotip kromosomal sel induknya. Pada dasarnya pembelahan ini terjadi duplikasi kromosom longitudinal dan dibagikan ke sel anak. Proses pembelahan ini terjadi melalui beberapa fase berikut ini. (a) Profase ditandai dengan penggulungan dan pemendekan kromatin inti sehingga terbentuk beberapa benda seperti batang yang disebut dengan kromosom. Membran inti tetap tidak berubah. Sentriol berduplikasi dan memisahkan diri, tiap pasang pindah ke tiap kutub sel tersebut secara bersamaan mikrotubulus dari kumparan terlihat diantara dua pasang sentiol tersebut. (b) Metafase, ditandai dengan hilangnya membran inti (nucleus) dan anak inti (nucleolus). Kromosom-kromosom berpindah kebidang equator sel tersebut, dimana masing-masing kromosom membelah diri secara longitudinal untuk membentuk dua kromatid. (c) Anafase ditandai dengan saling memisahnya kromatid anak dan berpindah ke kutub-kutub sel yang berhadapan, mengikuti arah kumparan mikro tubulus. Sentromir bergerak dari pusat sehingga menarik kromosom-kromosom ke kutub-kutub sel. (d) Telofase ditandai dengan munculnya kembali nucleus di dalam anak sel. Kromosom, nucleolus, kromatin, serta membran inti muncul kembali sementara perubahan inti ini sedang terjadi timbul kontraksi pada bidang ekuator sel induk dan berkembang terus sampai ia membagi sitoplasma menjadi dua bagian .(e) Interfase, yaitu fase sintesis zat-zat, pengumpulan energi, dan replikasi kromatin. 3. Meiosis, merupakan proses pembelahan reduksi karena pada proses ini dihasilkan sel-¬sel anak dengan jumlah kromosom separuh dari jumlah kromosom sel-sel induknya proses ini terjadi pada sel-sel induk benih (sel gamet). Meosis terjadi melalui dua tahap yaitu meiosis I dan meiosis II . Masing-masing tahap terdiri dari empat fase seperti pada pembelahan mitosis. Tetapi pada profase meiosis I terbagi lagi atas empat tingkat yaitu leptoten, zigoten, pakhiken, dan diploten. Pada pembelahan meiosis terdapat fase istirahat yang disebut interkinase. Meiosis terjadi pada sel gamet, seperti pada saat sepermatogenesis dan oogenesis. Pembelahan pada sel gamet dibedakan tiga tahap, yaitu (1) proliferasi atau mitosis, (2) pembelahan meiosis (reduksi), dan (3) transformasi. Spermatogenesis adalah proses pembentukan spermatozoa dari spermatogonium dalam tubulus seminiferus pada testis, berturut-turut dari tepi ke arah lumen ialah : spermatogonium (2n) → spermatosit primer (2n) → spermatosit sekunder (n) → spermatid (n) → spermatozoa (n). Oogenesis adalah proses pembentukan ovum dari oogonium yang terjadi dalam ovarium. Berturut-turut terjadinya ovum yaitu oogonium (2n) → oosit primer (2n) → oosit sekunder (n) dan polosit primer → ootid (n) dan polosit sekunder → ovum (n). Ovarium terdiri dari daerah medula (bagian dalam) yang mengandung beberapa pembuluh darah dan daerah korteks (bagian luar) yang mengandung folikel-folikel ovarium yang mengandung oosit. Folikel-folikel ovarium yang tertanam dalam stoma korteks dibedakan tiga jenis, yaitu (1) folikel primordial, (2) folikel yang sedang tumbuh (terdiri dari folikel primer, folikel sekunder, dan folikel tersier), dan (3) folikel Graaf. Hubungan antara sel dengan matrik ekstraseluler dan sel dengan sel yang lain sebenarnya akan memberikan sinyal yg akan mempengaruhi perilaku dari sel. Misal. sel yang kehilangan kontak dg matrik ekstraseluler atau dengan sel tetangganya maka sel tersebut akan dapat migrasi ke tempat yg lain. Sinyal ekstraselular: diterima oleh reseptor pada membrane, ada protein-protein yg akan meneruskan sinyal ke ekstraselular yg menghasilkan 2nd messenger yg kmd akan mengaktifkan berbagai macam protein yg lain di dalam sitoplasma yg jg dpt menghasilkan perubahan pd ekspresi gen. Prinsipnya: ada reseptor spesifik, ada beberapa protein yg berfungsi sebagai adaptor (tidak berfungsi enzimatik) yg berfungsi untuk memegang komponen yg ada untuk bisa menyatu dan berkumpul untuk menghasilkan reaksi. Prinsip utamanya: phosphorilasi yg dilakukan oleh enzim kinase dg memberikan gugus phosphat, kmd ada enzim phosphatase yg mengambil gugus phosphate, yg mrpk suatu mekanisme utama untuk mengubah keaktifan protein. Menggunakan GTPase, protein GTP yg monomerik maupun heterotrimerik, kmd menghasilkan second messenger: cAMP, glycerol, inositol triphosphat. Protein target: bisa mengubah keaktifan gen yg akan menghasilkan respon selular. Setiap sel punya reseptor. Punya reakasi transduksi sinyal yg lbh dari satu dan saling mempengaruhi. Molekul sinyal ekstraseluler bisa diterima oleh reseptor di membrane atau di dalam sel. Bila di membrane akan menghaslkan transduksi sinyal di dalam sel dan bisa menghasilkan ekspresi gen yang berubah atau langsung pada sitoplasma menghasilkan perubahan fungsi dari protein dan itu akan menghasilkan perubahan perilaku dari sel. Bila yg diubah protein scr langsung dlm sitoplasma maka akan terlihat efek yg cepat. Tp bila harus melalui perubahan ekspresi gen hrs menunggu respond lm wahtu yg ckp lama. Faktor lingkungan jg mempengaruhi ekspresi gen. Bila kita memikirkan sesuatu maka semua sel akan terpengaruh. Hubungan dengan matrik ekstraseluler dengan hemidesmosom. Hubungan sel dg sel lainnya biasanya dg menggunakan molekul yg sama berikatan dg molekul yg sama dg sel tetangganya. Mereka diperkuat dengan molekul2 plak yg menghubungkan dg sitoskletelon baik yg antar sel maupun dg matrik ekstraseluler semua akan terhubung dg sitoskleleton untuk memperkuat hubungan. Contoh pd adherens junction: molekul transmembrannya adalah caderin klasik, kmd dia akan berikatan dg caderin di sel tetangganya, kmd dihubungkan dg filament aktin oleh berbagai protein pd plak.Sel perlu sinyal untuk bertahan hidup. Bila tidak ada sinyal growth factor maka apoptosis akan jalan Untuk bisa mengerjakan pekerjaannya, sel perlu sinyal yg lain untuk menghasilkan respon seluler. Ekspresi gen (mekanisme) Gen itu sendiri biasanya bentangan panjang DNA dan tidak melakukan peran aktif. Ini adalah cetak biru untuk produksi RNA. Produksi salinan RNA dari DNA disebut transkripsi, dan dilakukan oleh RNA polimerase, yang menambahkan satu RNA nukleotida pada suatu waktu ke untai RNA tumbuh. Ini RNA komplementer terhadap DNA nukleotida yang ditranskripsi, yaitu T pada DNA berarti A akan ditambahkan ke RNA. Namun, dalam RNA Urasil basa nitrogen yang mengandung dimasukkan bukan Timin dimanapun ada Adenin pada untai DNA. Oleh karena itu, mRNA komplemen untai DNA membaca "TAC" akan tercantum sebagai "Agustus". Pemrosesan RNA Transkripsi gen pengkodean protein menciptakan transkrip primer RNA di tempat di mana gen itu berada. Transkrip ini dapat diubah sebelum diterjemahkan, hal ini terutama sering terjadi pada eukariota. Pengolahan RNA yang paling umum adalah untuk menghapus intron splicing. Intron adalah segmen RNA yang tidak ditemukan dalam RNA matang, meskipun mereka dapat berfungsi sebagai prekursor, misalnya untuk snoRNAs, yang RNA bahwa modifikasi langsung nukleotida dalam RNA lainnya. Intron yang umum di gen eukariotik tetapi jarang di prokariota. Pemrosesan RNA, juga dikenal sebagai modifikasi pasca-transkripsi, bisa mulai selama transkripsi, seperti halnya untuk splicing, dimana spliceosome menghilangkan intron dari RNA yang baru dibentuk. Ekstensif pengolahan RNA mungkin merupakan keuntungan evolusioner dimungkinkan oleh inti eukariota. Dalam transkripsi prokariota dan terjemahan (lihat di bawah) terjadi bersama-sama sementara pada eukariota membran nuklir memisahkan dua proses memberikan waktu untuk pemrosesan RNA terjadi. non-coding RNA pematangan Pada sebagian besar organisme non-coding gen (ncRNA) ditranskripsi sebagai prekursor yang mengalami pengolahan lebih lanjut. Dalam kasus RNA ribosomal (rRNA), mereka sering ditranskripsi sebagai pra-rRNA yang mengandung satu atau lebih rRNA, pra-rRNA yang dibelah dan dimodifikasi (2'-O-metilasi dan pembentukan pseudouridine) di sebuah situs tertentu dengan sekitar 150 berbeda kecil nucleolus-terbatas RNA spesies, disebut RNA nukleolus kecil (snoRNAs), yang seperti snRNAs, snoRNAs mengasosiasikan dengan protein, membentuk snoRNPs. Pada eukariota, dalam snoRNP khususnya, yang disebut MRP RNase membelah pra-rRNA 45s ke 28S, 5.8S, dan rRNA 18S. Para rRNA dan faktor pengolahan RNA adalah bentuk agregat besar yang disebut nukleolus. Dalam kasus RNA transfer (tRNA), misalnya, 5 'urutan dihapus oleh RNase P, sedangkan ujung 3' akan dihapus oleh enzim Z tRNase .. Dalam kasus RNA mikro (Mirna), miRNAs yang pertama ditranskripsi sebagai transkrip primer atau pri-Mirna dengan topi dan ekor poli-A dan diproses pendek, 70-nukleotida stem-loop struktur yang dikenal sebagai pra-Mirna dalam inti sel oleh Drosha enzim dan Pasha, setelah diekspor, hal ini kemudian diproses untuk miRNAs matang dalam sitoplasma oleh interaksi dengan endonuklease pemain dadu, yang juga memprakarsai pembentukan RNA-induced membungkam kompleks (RISC), terdiri dari protein Argonaute. RNA ekspor Pada eukariota paling matang RNA harus diekspor ke sitoplasma dari inti. Sementara beberapa fungsi RNA dalam nukleus, RNA banyak yang diangkut melalui pori-pori nuklir dan ke sitosol. Khususnya ini mencakup semua jenis RNA yang terlibat dalam sintesis protein. Dalam beberapa kasus RNA adalah tambahan diangkut ke bagian tertentu dari sitoplasma, seperti suatu sinaps, mereka kemudian ditarik oleh protein motor yang mengikat protein melalui linker untuk sekuens tertentu (disebut "zipcodes") pada RNA. Terjemahan Untuk beberapa RNA (non-coding RNA) RNA dewasa adalah produk gen selesai. Dalam kasus messenger RNA (mRNA) RNA merupakan pembawa informasi pengkodean untuk sintesis satu atau lebih protein. mRNA membawa sekuens protein tunggal (umum pada eukariota) adalah sedangkan mRNA monosistronik membawa beberapa urutan protein (umum di prokariota) dikenal sebagai polisistronik. Setiap triplet nukleotida daerah pengkodean dari messenger RNA sesuai dengan situs mengikat RNA transfer. RNA transfer membawa asam amino, dan ini dirantai bersama-sama oleh ribosom. Ribosom RNA transfer membantu untuk mengikat messenger RNA dan mengambil asam amino dari masing-masing RNA transfer dan membuat struktur protein kurang dari itu. KANKER DAN PENUAAN A. KANKER Saat ini mulai banyak penyakit yang muncul. Dan kanker merupakan salah satu penyakit yang mengerikan. Dan saya akan membahas salah satu penyakit yang mengerikan bagi manusia, yaitu kanker prostat. Kanker prostat adalah keganasan yang terjadi di dalam kelenjar prostat. Beberapa dokter mempercayai bahwa kanker prostat dimulai dengan perubahan sangat kecil dalam ukuran dan bentuk sel-sel kelenjar prostat. Perubahan ini dikenal sebagai PIN (prostatic intraepithelial neoplasia). Hampir setengah dari semua orang yang memiliki PIN setelah berusia di atas 50 tahun. Orang yang mengalami PIN mengalami perubahan tampilan sel-sel kelenjar prostat pada mikroskop. Perubahan ini dapat berupa tingkat rendah (hampir normal) atau bermutu tinggi (abnormal). Penyebabnya tidak diketahui, meskipun beberapa penelitian telah menunjukkan adanya hubungan antara diet tinggi lemak dan peningkatan kadar hormon testosteron.Kanker prostat merupakan penyebab kematian akibat kanker no 3 pada pria dan merupakan penyebab utama kematin akibat kanker pada pria diatas 74 tahun.Kanker prostat jarang ditemukan pada pria berusia kurang dari 40 tahun.Pria yang memiliki resiko lebih tinggi untuk menderita kanker prostat adalah pria kulit hitam yang berusia diatas 60 tahun, petani, pelukis dan pemaparan kadmium.Angka kejadian terendah ditemukan pada pria Jepang dan vegetarian. Pertumbuhan kanker prostat seringkali sangat lambat, bisa tidak menimbulkan gejala selama bertahun-tahun. Dengan semakin membesarnya kanker, keluhan mulai muncul karena desakan pada uretra menimbulkan iritasi atau menyumbat aliran air seni. Gejala yang timbul antara lain. Air seni tidak lancar. Aliran urin lemah dan butuh waktu lebih lama untuk menuntaskan kencing.Penundaan. Anda mungkin harus menunggu beberapa saat di toilet sampai air seni mulai mengalir.Tetesan. Sedikit air seni mungkin menetes dan menodai celana dalam Anda tidak lama setelah Anda selesai kencing di toilet.Frekuensi. B. PENUAAN Pada suatu pertemuan Gerontological Society di Washington, D.C Amerika yang berlangsung tenang dan serius, tiba-tiba terjadi kegaduhan ketika Angelo Turturro, Ph.D seorang ilmuwan pada National Center for Toxicological Research membuat pernyataan yang menghebohkan tentang apa yang disebut “aging”, adalah tidak lebih dari suatu koleksi atau kumpulan penyakit dan patologis. Dari meningkatnya gula darah dan tekanan darah sampai timbulnya katarak pada lensa mata dan keriput di kulit. Demikian pula menopause pada wanita adalah suatu penyakit katanya menjawab pertanyaan dari seorang peserta wanita. Pernyataannya didasari atas hasil percobaannya bersama Ronald Hart, Ph.D., dilaboratorium mereka dan penelitian lain di seluruh dunia yang dilakukan pada binatang. Pada binatang percobaan yang diberi makanan dengan diet yang ketat dapat hidup lebih lama dan tidak dijumpai diabetes, penyakit jantung maupun kanker. Keadaan ini tidak terjadi pada binatang yang diberi makan tanpa diet. Pandangan ini diperkuat ketika Jeanne Calmet of Arles, France, yang masih bersepeda pada usia 100 tahun dan sampai meninggalnya pada bulan Agustus 1997 di usia 122 tahun 4 bulan 15 hari (rekor manusia tertua di dunia) tidak dijumpai penyakit mayor sebagai penyebab kematiannya. Ada 3 teori yang yang mendasari terjadinya aging, yaitu: 1. Teori sel Ø Teori Wear and Tear Dr. August Weismann, tahun 1882 menyatakan teori ini berdasarkan pada beban penggunaan (pekerjaan) sel jaringan tubuh yang berlangsung lama, disertai pengaruh diet yang berlebihan, beban fisik dan stres. Mengakibatkan sel jaringan rapuh (robek), dan mati. Adanya faktor genetik yang membatasi usia sel (Hayflick limit). Ø Teori “clock” dan “counter”: Setiap sel diatur oleh suatu DNA yang disebut telomere (clock) yang terdapat pada bagian akhir setiap chromosom di dalam inti sel. Sesudah terjadi pembelahan sel, telomere akan mengecil dan memendek. Apabila telomere terlalu pendek akan menyebabkan sel menua dan mati. Pada penelitian diketemukan suatu enzim disebut telomerase (counter) yang dapat memperpanjang usia telomere. Sebagian besar sel tubuh mengandung telomerase, tetapi dalam keadaan “off” (tidak aktif) sehingga sel dapat tua dan mati, sedangkan dalam beberapa sel tubuh lain dalam posisi “on” misalnya hemopoietic cells asal sel darah yang tidak bisa mati (immortal). Contoh lain sel kanker yang tidak dapat tua (mati), karena ia memproduksi telomerase (“on”) sehingga telomere tetap aktif. Dimasa datang terapi telomere dapat mengontrol waktu hidup setiap sel, menghambat telomerase pada sel kanker untuk menghentikan pertumbuhannya dan memperpanjang usia telomere pada aging sel sehingga sel tersebut menjadi remaja kembali. Ø Dr. Wong’s Hypothesis Grace Wong, Ph. D., adalah ilmuwan di departemen oncology moleculair Genentech menyatakan aging disebabkan terjadinya degradasi protein didalam sel akibat oksigen radikal bebas yang mengaktifasi enzim proteases (destructive enzym), banyaknya protein yang rusak mengakibatkan aging sel dapat mengalami apoptosis (mati). Antioxidant, seperti vitamin C dan E dapat mengikat radikal bebas dan mencegah aktifitas proteases. Pada penelitiannya ditemukan pula bahwa hormon pertumbuhan (HP) ternyata dapat mengaktifasi terbentuknya protease inhibitor yang menghambat langsung kerja proteases. Pada laboratorium percobaannya, HP mampu melindungi binatang dari efek radikal bebas yang mematikan saat dilakukan radiasi dan hyperoxia. Ini berarti bahwa biarpun banyak radikal bebas didalam sel akan tidak mampu mengaktifasi proteses sehingga proses kematian sel tidak terjadi. Pada penelitian akhir-akhir ini, menunjukan HP tidak hanya mempengaruhi sel saja, tetapi bekerja juga pada DNA (blueprint of the cell). Ø Accumulated Glycosolation Endproduct (AGE) Tanda lain dari aging sel adalah protein mengalami proses cross-linking (perlekatan). Suatu bentuk yang terjadi saat molecul gula mengikat protein dan DNA yang dikenal sebagai glycosolation yang membentuk AGE. Ini yang menyebabkan terjadinya katarak pada mata, penyumbatan pada pembuluh darah, hambatan filtrasi pada ginjal. 2. Teori Neuroendokrin Dr. Dilman’s Hypothesis Vladimair Dilman mengatakan hypothalamic-pituitary axis dibentuk sebagai neuroendocrine “clock” aging. Seperti telomere “clock” yang mengontrol berapa kali suatu sel membelah diri, neuroendocrine mengatur waktu usia rata-rata sistim organ tubuh kita. Pada saat kita muda feedback system antara hypothalamus, pituitary gland dan kelenjar endokrin lain bekerja sangat baik seperti thermostat ruangan. Mekanisme ini disebut homeostasis. Tetapi saat kita tua thermostat menjadi terganggu atau rusak, sehingga mengganggu homeostasis yang menyebabkan timbulnya proses aging pada sel dan sistim organ tubuh kita. Dr. Dilman yakin dengan mengembalikan homeostasis seperti pada saat kita remaja merupakan kunci untuk mengatur aging. Dialah yang mengilhami para anti-aging physicians bahwa aging dapat diobati. 3. Teori Imunitas Dr. Keith Kelley, peneliti imunologis University of Illinois mengatakan “Adanya hubungan terjadinya proses penuaan dengan penyusutan kelenjar thymus”. Kelenjar thymus adalah organ utama pertama dari sistem imunitas yang terletak pada tulang dada atas bagian belakang, dimana berfungsi sebagai tempat pematangan T-cell lymphocytes yang peranannya sangat penting untuk melawan penyakit. Pada usia rata-rata 12 tahun kelenjar thymus mulai menyusut, sampai usia 40 tahun terlihat tipis kecil dan sukar diketemukan pada usia diatas 60 tahun. Akibatnya T-cell lymphocyte berkurang seiring kita tua yang membuat terjadinya Auto Immune Deficiency Syndrome (AIDS) dimana disertai dengan meningkatnya penyakit-penyakit seperti kanker, penyakit infeksi, penyakit autoimmune, dll. Pada penelitiannya dengan memberikan suntikan GH3 sel ( sel yang dibiakan dilaboratorium yang dapat mengeluarkan GH ) pada tikus tua dimana kelenjar tymusnya sudah menyusut. Kelenjar tymus membesar dan tikus tua tersebut menjadi tikus muda kembali. Ini membuktikan adanya hubungan antara penuaan dengan menyusutnya kelenjar tymus dan menurunnya hormon pertumbuhan. Hasil penelitiannya di publikasikan pada papernya, “GH3 Pituitary Adenoma Implants Can Reverse Thymic Aging”. Berdasarkan teori diatas dapat kita simpulkan bahwa aging bukanlah proses alami atau takdir atau God’s will, tetapi adalah sama dengan proses terjadinya suatu penyakit. Jika kita melihat kembali ke 1 abad yang lalu, sebelum diketemukan antibiotika, vaksin, microscope. Penyakit Tbc, cacar, desentri, kolera, dll. dianggap sebagai proses alami dan tidak bisa kita cegah atau obati. Orang pada masa itu hanya dapat pergi ke gereja dan mohon kepada Tuhan agar terhindar dari penyakit diatas. Tetapi setelah diketahui penyebabnya adalah virus, bakteri, dan buruknya sanitasi lingkungan. Maka kita dapat mencegahnya dengan vaksin, sanitasi lingkungan yang baik dan mengobati dengan antibiotika. Situasi ini sama dengan kita menghadapi proses aging atau penuaan, yang ternyata diakibatkan antara lain menurunnya sekresi HP, sistem imunitas menurun dan adanya radikal bebas akibat oksidasi oxigen. Berarti aging atau proses penuaan dapat kita cegah maupun kita terapi. Biologi sel Biologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani kytos, "wadah") adalah ilmu yang mempelajari sel, salah satu dari cabang-cabang biologi. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia. Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal penting khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi molekular. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular, dan biologi perkembangan. 1. Semua organisme atau makhluk hidup memiliki kesamaan ciri • struktur, organisasi, dan interaksi berasal dari materi dan energi • menggunakan proses metabolisme dan homeostasis • memiliki kapasitas untuk tumbuh, berkembang dan bereproduksi atas instruksi molekul DNA yang dimilikinya 2. Terdapat jutaan organisme yang berbeda. • masing-masing jenis organisme disebut spesies. • dalam klasifikasi spesies ditempatkan pada kelompok inklusif yang meningkat dari genus di atas ke famili, ordo, klass, phylum (atau divisi), dan kingdom 3. Diveristas di antara organisme muncul lewat mutasi. • mutasi menyebabkan perubahan pada DNA • perubahan pada DNA dapat menyebabkan variasi pada trait (sifat/faktor) yang diturunkan 4. Perbedaan di antara trait, terjadi dalam suatu populasi. • hal itu mempengaruhi kemampuan mempertahankan diri dan bereproduksi • di bawah kondisi yang menguntungkan beberapa mungkin lebih adaptif dibanding yang lain dan menjadi lebih umum ditemui dalam generasi selanjutnya. • Yang lainnya yang kurang beruntung, menjadi kurang umum dan mungkin bahkan menghilang.- Jadi populasi berubah oleh waktu, ini adalah dasar pusat teori evolusi seleksi alam 5. Beberapa istilah penting • teori: penjelasan atas fenomena yang luas yang secara sukses telah diuji berkali-kali dan tetap tegak tidak tergoyahkan • hipotesa: suatu kemungkinan penjelasan pada satu fenomena khusus, kadang-kadang disebut sebagai dugaan terpelajar • Dugaan: suatu pengakuan mengenai apa yang dapat diharapkan dilihat di alam apabila suatu teori atau hipotesa benar • Pengujian: suatu usaha untuk menghasilkan pengamatan aktual yang berkesesuaian dengan dugaan atau pengamatan yang diharapkan • Kesimpulan: suatu pernyataan mengenai apakah suatu teori atau hipotesa harus diterima, ditolak atau dimodifikasi/diubah, berdasarkan pada pengujian dugaan yang diturunkan 7. Teori ilmiah berdasarkan atas sistematika observasi/pengamatan, hipotesa, dugaan, dan pengujian. Dunia luar (bukan keyakinan internal) adalah arena pengujian teori.   BAB III PENUTUP A.Kesimpulan Biologi sel merupakan suatu ilmu yang mempelajari segala bentuk seluk beluk biologo sel.Termasuk didalamnya segala hal yang berhubungan dengan apa saja yang menunjang struktur kerja dari sisitem yang membuat sel menjadi mampu bertahan dalam kondisi apapun. Biologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani kytos, "wadah") adalah ilmu yang mempelajari sel, salah satu dari cabang-cabang biologi. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia. Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal penting khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi molekular. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada jenis sel lain.   Daftar Pustaka • Johnson, R. Biology. Sixth Edition. • Lethwait, J.P., Hopson, J.L., Holt, Rineheart & Winston. Modern Biology. Texas: 2006. • Robinson, R. Biology. Macmillan Scince Library: 2001 • Freud, G. & G. Hademenos. Schaum Outline of Biology. Mc.Graww Hill Company • Reksoatmodjo, S.M.I. 1993. Biologi Sel. Departemen Pendidikan dan kebudayaan, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan, Pendidikan Tinggi.