You can simply impress your audience and

add a unique zing and appeal to your

Presentations.

Teori Sel

You can simply impress your audience and

add a unique zing and appeal to your

Presentations.

Struktur dan fungsi Sel

You can simply impress your audience and

add a unique zing and appeal to your

Presentations.

Gen

You can simply impress your audience and

add a unique zing and appeal to your

Presentations.

Kromosom

You can simply impress your audience and

add a unique zing and appeal to your

Presentations.

DNA

Pengantar Biologi Sel

dan Genetika

Sel adalah unit terkecil yang mampu

menjalankan kehidupan

Teori selSejarah sel

Pertengahan 1600 – Anton van

Leeuwenhoek

mengembangkan

mikroskop yang

mampu melihat adanya

sel hidup,

Pertengahan abad 1600 –

Robert Hooke

mengobservasi banyak

sel hidup

1850 – Rudolf Virchow

menemukan bahwa

semua sel berawal

dari sel yang telah

ada sebelumnya

.

Sejarah sel

Sel ditemukan oleh Robert

Hooke pada tahun 1665

Studi awal tentang sel

dilakukan oleh :

– Mathias Schleiden (1838)

– Theodor Schwann (1839)

Schleiden dan Scwann –

mengutarakan teori tentang sel

.

Teori Sel

Semua organisme terdiri dari 1

atau lebih sel01

Sel merupakan unit terkecil dari

mahluk hidup03

Semua sel berawal dari pre-existing cell

melalui pembelahan sel03

Semua sel

memiliki

struktur

tertentu

yang sama

Struktur

umum selMateri genetikTerdapat pada nukleoid

atau nukleus

Sitoplasma

Matrik semifluid

Plasma membran

Phospolipid bilayer

SEL

▪ satu unit dasar dari tubuh manusia, setiap selmempunyai struktur dan fungsi tertentu

▪Struktur dasar sel yang menyusun tubuh manusiaterdiri dari membran sel, sitoplasma dan inti sel(nukleus berisi DNA) ; ketiganya mempunyaikomposisi biokimia : air, elektrolit, protein, lemakdan karbohidrat

Contoh sel

Amoeba Proteus

Plant Stem

Red Blood Cell

Nerve Cell

Bacteria

MAKHLUK HIDUP

BANYAK SEL

(MULTISELULER)

BER SEL SATU/TUNGGAL

(UNISELULER/MONOSELU

LER)

BERDASARKAN JUMLAH

SEL

AMOEBA,

BAKTERI

TUMBUHAN, HEWAN,

MANUSIA,DLL

SEL BERDASARKAN

MEMBRAN INTI

SEL PROKARIOTIK

(BELUM MEMILIKI

MEMBRAN INTI)

SEL EUKARIOTIK

(SUDAH MEMILIKI

MEMBRAN INTI)

BAKTERI, MONERA

TUMBUHAN, HEWAN,

CENDAWAN,

PROTISTA

• Membran inti : Eukariot memiliki membran inti sedangkanprokariot tidak .

• DNA : Pada eukariot terdapat intron (tempat pembentuk) sedangkan prokariot tidak .

• Kromosom : Pada kromosom eukariot terdapat histonsedangkan prokariot tidak .

• Ukuran : Prokariot lebih kecil dari eukariot .

• Ribosom : Ukuran ribosom prokariot lebih kecil darieukariot .

• Organel : Eukariot memiliki organel bermembransedangkan prokariot tidak punya .

Perbedaan Sel Prokariotik dan Eukariotik

Sel pada tubuh manusia

• Manusia dewasa → 75 triliun sel

• Ukuran, bentuk & fungsi bervariasi

• Ovum 140 m

• Eritrosit 7.5 m

• Sel otot polos 20 – 500 m

Keanekaragaman sel

Fungsi dasar Sel :

1. Memperoleh makanan dan oksigen dari lingkungan yang mengelilingi sel.

2. Menjalankan berbagai reaksi kimia yang menggunakan zat gizi danoksigen untuk menghasilkan energi bagi sel.

3. Mengeluarkan CO2 dan zat sisa yang dihasilkan selama reaksikimia ke lingkungan sekitar sel.

4. Mensintesis protein dan komponen lain yang diperlukan untukmembentuk struktur seluler, untuk pertumbuhan, dan menjalankanfungsi tertentu sel.

5. Menjadi sensitif dan responsif terhadap perubahan yang terjadi di lingkungan sekitar sel.

6. Mengontrol pertukaran berbagai zat antara sel dan lingkungansekitar.

7. Memindahkan zat dari satu bagian sel ke bagian lain ketikamenjalankan aktivitas sel, bahkan sebagian sel dapatmenggerakkan seluruh dirinya melintasi lingkungannya.

8. Reproduksi. (kecuali sel saraf dan sel otot)

Stuktur Sel dan Fungsi

Source: http://koning.ecsu.ctstateu.edu/cell/cell.html

Membran sel

• Membran luar sel yang mengontrol pergerakan keluar masuk sel Dua lapisan

http://library.thinkquest.org/12413/structures.html

Membran plasma

• Pelindung bagi sel agar isi sel tidak keluar

• Pengatur pertukaran zat yang keluar masuk kedalam sel

• Melakukan seleksi terhadap zat yang bolehkeluar dan masuk dari dalam atau luar sel(selektif permeable)

• Tersusun atas Karbohidrat, protein, dan lemak

Plasma Membrane

phospholipid

bilayer

protein

molecules

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

Struktur Membran Plasma

Kepala (Fosfat) → Hidrofilik

Ekor (Lipid) → Hidrofobik

Glikoprotein

(mengikat molekul sel tetangga)

Protein integral

(protein yang terbenam)

Protein periferal

(protein menempel)

Sitoplasma

Cairan yang berada diluar inti, terdiri atas air dan zat-zat yang terlarut serta berbagaimacam organel sel hidup, organel dalamsitoplasma antara lain :

Struktur dalam selStructur sel eukariot

NucleusRibosomeEndomembrane System

Endoplasmic reticulum – smooth and roughGolgi apparatusVesicles

MitochondriaCytoskeleton

CYTOSKELETON

MITOCHONDRION

CENTRIOLES

LYSOSOME

GOLGI BODY

SMOOTH ER

ROUGH ER

RIBOSOMES

NUCLEUS

PLASMA MEMBRANE

Fig. 4-15b, p.59VESICLE

CYTOPLASM

Nukleus (inti sel)

Nukleus (Inti Sel)

• Nukleus (Inti sel) dibatasi oleh membran inti, mengandung benang-benang kromatin dannukleolus (anak inti sel).

• Membran inti terdiri atas dua lapis danmempunyai pori.

• Benang-benang kromatin akan memendek padawaktu proses pembelahan sel membentukkromosom.

• Nukleus berfungsi mengatur segala aktivitasyang terjadi dalam sel

Struktur Inti sel (nukleus)

nuclear pore

Nuclear envelope:

inner membrane

outer membrane chromatin

nucleoplasm

nuclearpore

nucleolus

phospholipid

nuclear

envelope

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

(Bottom): Courtesy Ron Milligan/Scripps Research Institute; (Top right): Courtesy E.G. Pollock

• Struktur inti sel (nukleus)

• Nuclear envelope; Dua lapisan ganda fosfolipid dengan pori-pori berlapis protein (nuclear pore) Setiap pori adalah cincin dari 8 protein dengan lubang di tengah cincin

• Nukleoplasma - cairan inti

Nuclear pore bilayer facing cytoplasm Nuclear envelope

bilayer facing nucleoplasm

Fig. 4-17, p.61

• DNA diatur dalam kromosom

• Kromosom - serat DNA dengan protein tertaut

• Kromatin - semua DNA sel dan protein tertaut

• Nukleolus

- Area DNA terkondensasi

- tempat subunit ribosom dibuat, Subunit keluar dari nukleus melalui pori-pori inti

SEL

KROMOSOM

DNA

Ribosom

•Ribosom terdiri atas dua unit yang kaya akan RNA, berperan dalam sintesis protein. Ribosom ada yang menempel pada RE kasar dan ada yang terdapat bebasdalam sitoplasma.

•Ribosom berdiameter sekitar 20 nm serta terdiri atas65% RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom(disebut Ribonukleoprotein atau RNP). Fungsi Organelini menerjemahkan mRNA untuk membentukrantai polipeptida (yaitu protein) menggunakan asamamino yang dibawa oleh tRNA pada proses translasi.

Endoplasmic Reticulum

nuclear enveloperibosomes

0.08 m

roughendoplasmic

reticulum

smoothendoplasmic

reticulum

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

© R. Bolender & D. Fawcett/Visuals Unlimited

Rough and

Smooth ER

Retikulum Endoplasma

Retikulum Endoplasma (RE) berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran RE

RE halus dan RE kasar.Pada RE kasar terdapat ribosom, berfungsisebagai tempat sintesis protein.

RE halus tidak terdapat ribosom, berfungsisebagai tempat sintesis lipid.

Nucleus, Ribosomes, & ER

4. An enzyme removesthe signal peptide.

protein

enzyme

signal recognitionparticle (SRP)

ER membrane

receptor

Endoplasmicreticulum (ER)

Lumen of ER

Cytoplasm

signal peptide

ribosome

mRNA

mRNA

ribosomalsubunits nuclear pore

Nucleus

mRNA DNA

SRP

5. Ribosomal subunits andmRNA break away. Theprotein remains in the ERand folds into its final shape.

3. SRP attaches to receptor (purple);a channel opens; and thepolypeptide enters ER..

2. Signal recognitionparticle (SRP) bindsto signal peptide.

1. mRNA is leaving thenucleus and is attachedto the ribosome; proteinsynthesis is occurring.

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

Apparatus Golgi

• Badan Golgi pertama kali ini ditemukan oleh seorang ahli histologi dan juga patologi yang mempunyai kebangsaan Italia yang bernama Camillo Golgi

• Berisi struktur 3-20 bentuk pipih dan sakula. berfungsi sebagai tempat sintesis dari sekret (sepertigetah pencernaan, banyak ditemukan pada selkelenjar), membentuk protein dan asam inti(DNA/RNA), serta membentuk dinding dan membransel

• Fungsi utama aparatus golgi adalah memilah, modifikasi dan mengemas protein untuk sekresi.

Golgi Apparatus

Golgi apparatus

0.1 m

saccules

secretion

Nucleus

cis face

trans face

transportvesicle

transportvesicle

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

Courtesy Charles Flickinger, from Journal of Cell Biology 49: 221-226, 1971, Fig. 1 page 224

Lisosom

• berupa butirankecil/bundar, berisienzim pencerna yang berfungsi dalampencernaan intraselenzim digestif yang sangat asam berperan dalam daur ulang sumber seluler, pencernaan dan proses apoptosis

Lisosom

lysosome

mitochondrion peroxisome fragment

a. Mitochondrion and a peroxisome in a lysosome

b. Storage bodies in a cell with defective lysosomes

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

a: Courtesy Daniel S. Friend; b: Courtesy Robert D. Terry/Univ. of San Diego School of Medicine

Mitokondria

Mitokondria

• Memiliki membran rangkap (membran luar dan dalam)

Pada bagian membran dalam terdapat enzim ATP

sintase,berfungsi sebagai tempat sintesis ATP.

• Terdapat ruang antar membran yang berlekuk-lekuk

disebut krista, berfungsi memperluas bidang permukaan

agar proses penyerapan oksigen dan pembentukan

energi lebih efektif

• Fungsi mitokondria ini adalah tempat respirasi aerob.

Sentriol

• Mengatur pembelahan sel dan pemisahan

kromosom selama pembelahan sel pada

hewan

Sitoskeleton

Sitoskeleton

• Mempertahankan bentuk sel

• Membantu pergerakan sel dan organel

• Tiga jenis serat makromolekul

– Filamen Aktin

– Filamen intermediat

– Mikrotubulus

• Pasang dan bongkar sesuai kebutuhan

SIKLUS SEL (MEKANISME PEMBELAHAN SEL)

• Seluruh urutan kejadianmulai dari membelahnyanukleus sampaimembelahnya nukleusberikutnya dinamakansiklus sel.

• Lamanya siklus sel untuksetiap makhluk hiduptidak sama.

Tahapan Siklus Sel

• Persentase waktu terbesar dalam siklus selterjadi pada tahap interfase.

• Tahap interfase ini terdiri dari periode :

• G1 (fase gape pertama = fase kekosonganpertama),

• S (sintesa)

• G2 (fase gape kedua = fase pertumbuhan).

The cell cycle

• Pada periode G1 selain terjadi pembentukan senyawa-senyawa untuk replikasi dna, juga terjadi replikasi organelsitoplasma sehingga sel tumbuh membesar.

• Sel kemudian memasuki periode S, yaitu fase terjadinyaproses replikasi dna.

• Setelah dna bereplikasi, sel tumbuh (fase G2), mempersiapkansegala keperluan untuk pemisahan kromosom dan selanjutnyadiikuti oleh proses pembelahan inti (M) serta pembelahansitoplasma (C).

• Sel hasil pembelahan selanjutnya memasuki pertumbuhan selbaru lagi (G1).

Mitosis

• Reproduksi sel dimana sel membelah diri melalui tahap-

tahap yang teratur.

• Umumnya terjadi pada sel-sel yang bersifat eukariotik.

• Proses mitosis tersebut terdiri atas beberapa fase, yaitu :

• Profase – metafase – anafase – telofase

• Antara fase telofase ke fase profase berikutnya

terdapat fase istirahat atau interfase.

PROFASE

SENTROSOM DENGAN SENTRIOLNYA MENGALAMI REPLIKASI DAN MENGHASILKAN DUA SENTROSOM, YANG SELANJUTNYA AKAN BERMIGRASI KE SISI YANG BERLAWANAN DARI INTI.

MIKROTUBUL MUNCUL DIANTARA DUA SENTROSOM DAN MEMBENTUK BENANG-BENANG SPINDLE.

BENANG-BENANG KROMATIN MENEBAL MENJADI KROMOSOM.

TIAP KROMOSOM KEMUDIAN MULAI MENDUPLIKASI DIRI MENJADI KROMATID. MEMBRAN MENGHILANG.

KROMATID BERJEJER TERATUR DI BIDANG PEMBELAHAN (EQUATOR).

BAGIAN TENGAH SEL, MEMBENTUK KEPING METAFASE (METAPHASIC PLATE).

METAFASE

MASING-MASING KROMATID MEMISAHKAN DIRI DARI SENTROMER.

MASING-MASING KROMOSOM MEMBENTUK SENTROMER DAN AKAN TERTARIK OLEH BENANG KINETOFOR (GELENDONG) MENUJU KUTUB SEL YANG BERLAWANAN ARAH.

ANAFASE

DI SETIAP KUTUB SEL TERBENTUK PASANGAN KROMOSOM YANG SERUPA.

BENANG-BENANG GELENDONG LENYAP DAN TERBENTUKLAH MEMBRAN INTI.

TELOFASE

• Fase dimana inti sel melakukan sintesis bahan-bahaninti.

• Inti sel tampak keruh, benang-benang kromatin haluslambat laun terlihat.

• Sel siap untuk membelah diri.

INTERFASE

• Jadi pada tahap ini terjadi peristiwakariokinesis dan sitokinesis.

• Jadi pada peristiwa mitosis, setiap sel indukyang diploid (2n) menghasilkan dua selanakan yang masing-masing tetap diploid (2n)dan memiliki sifat keturunan yang samadengan sel induknya.

Meiosis• Meiosis (pembelahan reduksi) hanya terjadi pada fase

reproduksi seksual atau pada jaringan nutfah.

• Pada meiosis, terjadi perpasangan dari kromosomhomolog serta terjadi pengurangan jumlah kromosominduk terhadap sel anak.

• Terjadi 2 kali yaitu Meiosis I dan Meiosis II

• Pada peristiwa meiosis i dan ii, terjadi fase-fasepembelahan seperti pada mitosis.

• Oleh karena itu dikenal adanya fase-fase :

• Profase i, metafase i, anafase i, telofase i, profase ii, metafase ii, anafase ii, dan telofase ii.

• Dengan demikian maka pada peristiwa meiosis, satusel induk akan menghasikan empat sel baru.

• Dimana masing-masing sel mengandung jumlahkromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk, yaitu haploid (n).

• Berbeda dengan peristiwa mitosis, pada meiosis antara telofase i dengan profase ii tidak terdapat faseistirahat (interfase).

• Dengan demikian, setelah selesai telofase ii dandilanjutkan ke profase i barulah terdapat interfase.

MEIOSIS I PADA SEL HEWAN (Campbell et al., 1999)

INTERFASE PROFASE I METAFASE I ANAFASE I

SENTROSOM (DENGAN SEPASANG SENTRIOL)

SELUBUNG NUKLEUS KROMATIN

TETRAD

SPINDEL

KROMATID SAUDARA

TEMPAT PINDAH SILANG

KROMOSOM HOMOLOG TERPISAH

KROMATID SAUDARA

PELAT METAFASE

SENTROMER (DENGAN

KINETOKOR)

MIKROTUBULA KINETOKOR

MEIOSIS II PADA SEL HEWAN (Campbell et al., 1999)

TELOFASE I & SITOKINESIS

PROFASE II METAFASE II ANAFASE II TELOFASE II &SITOKINESIS

PETA KONSEP

Bentuk kromosom

Jumlah kromosom

GenDNA

Replikasi

Transkripsi

Translasi

Genom

Pengemasan

DNA

Kromosom

Kode Genetik

GENOM

➢ Pengertian: seluruh informasi genetik yang

terdapat dalam sel haploid

➢ Jenis: intrakromosom (genom utama) dan

ekstrakromosom (pada plasmid, mitokondria,

kloroplas)

➢ Genom utama umumnya berbentuk

linier (kecuali pada bakteri)

➢ Genom ekstrakromosom berbentuk

sirkuler

MORFOLOGI KROMOSOM

• Bentuk kromosom berbeda-beda,

tergantung pada species, namun bentuk

kromosom tetap untuk setiap spesies

• Ukuran p = 0,2-50m, = 0,2-20m

• Lengan: satu atau dua; sama panjang

atau tidak sama panjang; bentuk simetris

atau tidak simetris

STRUKTUR KROMOSOM

▪ Lengan atau badan

▪ Sentromer atau

kinetokor: mono, di,

polisentris

▪ Lekukan sekunder

▪ Satelit

▪ Telomer

BENTUK KROMOSOM

TIPE KROMOSOM

❖ Autosom (jumlahnya 2n-2)

❖ Kromosom seks (jumlahnya 2)

❖ Contoh: ada 46 kromosom pada sel soma (2n) manusia, maka jumlah autosom = 44; kromosom seks = 2

❖ Berapa jumlah autosom dan kromosom seks pada sel sperma atau sel telur manusia?

JUMLAH KROMOSOM

Nama organisme Jumlah kromosom

Allium cepa (onion) 16

Zea mays (corn) 20

Homo sapiens (human) 46

Mus musculus (mouse) 40

Saccharomyces cerevisae (yeast) 32

Caenoharbditis elegans (nematoda) 22

Apa makna dari tabel di atas?

Kariotip kromosom manusia

Kariotype

GEN

❑ Konvensional: materi yang menentukan karakter tertentu

❑Molekuler: segmen DNA yang membawa infromasi genetik untuk karakter tertentu

❑Hanya sebagian kecil DNA yang membawa informasi genetik (coding DNA), sebagian besar tidak mengkode (non coding DNA)

❑Gen menempati lokus tertentu pada sebuah kromosom

DNA (Deoxyribonucleic Acid)

Gen

DNA

asam fosfat

basa nitrogen

gula pentosa

purin pirimidin

adenin guanin timin cytosin

STRUKTUR DNA

o Berpita rangkap terpilin

o Berjalan antiparalel (polaritas 3’ dan 5’)

o Pita rangkap karena perpasangan basa nitrogen A-T dan G-C

o Pasangan basa seperti anak tangga

o Gula dan as. fosfat sebgai ibu tangga

o Sebagian besar dengan arah pilinan putar kiri

HUKUM EKUIVALEN CHARGAFF

• Perpasangan basa nitrogen A-T dan G-C pada pasangan pita DNA, maka berlaku:

(A+G) = (C+T) atau purin = pirimidin

• Contoh

Organisme A G C T

Zea mays 25,6 24,5 24,6 25,3

Human sperm 30,5 19,9 20,6 28,9

E. coli 26,0 24,9 25,2 23,9

Bakteriofaga 26,0 23,8 24,3 25,8

STRUKUR PITA GANDA DNA

A. Hubungan antar basa-N B. Intrpretasi mol DNA Watson-Crick C. Model tiga dimensi molekul DNA

PENGEMASAN DNA

DOGMA GENETIK

replikasi transkripsi translasi

nukleus sitosol

DNA RNA Polipeptida

REPLIKASI

✓ Apa: penggandaan materi DNA

✓ Di mana: di dalam nukleus

✓ Kapan: pada fase S interfase

✓ Apa yang dibutuhkan:

➢ Enzim DNA polimerase I dan III, primase RNA, helikase, single strand binding protein (SSBP), ligase, topoisomerase, protein inisiator

✓ Bagaimana cara: semikonservatif

REPLIKASI SEMIKONSERVATIF

Semuapita

berat

satu pita

hibrid

Muncul

pita hibrid dan

ringan

TRANSKRIPSI

• Apa: penyalinan materi genetik yang menyandi informasi

• Di mana: dalam nukleus

• Kapan: selama interfase

• Apa yang dibutuhkan: DNA cetakan, enzim RNA polimerase

• Bagaimana tahapan: inisiasi, elongasi, dan terminasi

INISIASI, ELONGASI, DAN TERMINASI TRANSKRIPSI

KERJA POLIRIBOSOM

TRANSLASI

• Apa: proses penerjemahan kode genetik pada RNA menjadi polipeptida

• Di mana: di sitoplasma

• Kapan: interfase

• Apa yang dibutuhkan: faktor inisiasi, ribosom, RNAm, RNAt, enzim

• Tahapan: inisiasi, elongasi, dan terminasi

INISIASI TRANSLASI

KODE GENETIKBasa

IBasa II Basa

IIIU C A G

UUUU phe

UUC

UUA leu

UUG

UCU

UCC ser

UCA

UCG

UAU tir

UAC

UAA stop

UAG

UGU sis

UGC

UGA stop

UGG tri

U

C

A

G

CCUU

CUC leu

CUA

CUG

CCU

CCC pro

CCA

CCG

CAU his

CAC

CAA gluN

CAG

CGU

CGC arg

CGA

CGG

U

C

A

G

AAUU

AUC ileu

AUA

AUG met

ACU

ACC thr

ACA

ACG

AAU aspN

AAC

AAA lis

AAG

AGU ser

AGC

AGA arg

AGG

U

C

A

G

GGUU

GUC val

GUA

GUG

GCU

GCC ala

GCA

GCG

GAU asp

GAC

GAA glu

GAG

GGU

GGC gli

GGA

GGG

U

C

A

G

ELONGASI TRANSLASI

TERMINASI TRANSLASI

Mutasi

• Mutasi akan menyebabkan gen menghasilkan protein yang tidak akan berfungsi dengan baik.

• Protein buruk biasanya menyebabkan pertumbuhan dan pembelahan sel tidak berfungsi dengan baik.

Apa yang terjadi pada mutasi ?

1. Pertumbuhan yang tidak terkendali. Sel tumbuh dan membelah terlalu cepat. Disebabkan oleh produksi berlebih molekul pemacu pertumbuhan.

2. Di lain waktu protein dinonaktifkan yang biasanya memperlambat atau menghentikan siklus sel.

Penyebab Umum Mutasi

1. Merokok

2. Radiasi UV

3. Pengaruh lingkungan, paparan bahan kimia, terutama karsinogen yang diketahui. Karsinogen: zat yang menyebabkan kanker.

4. Pengaruh pola makan, dapat menyebabkan peningkatan atau penurunan risiko kanker.

• Siklus sel yang tidak terkontrol dapat menyebabkan kanker.

• Sel yang tidak berdiferensiasi adalah sel yang tidak memiliki fungsi tertentu.

• Pertumbuhan sel ini menyebabkan tumor.