Pertemuan 1DASAR-DASAR BIOKIMIA
Pengenalan struktur dan fungsi Makromolekul
Prinsip Polimer
• Makromolekul rata-rata merupakan polimer
• Polimer = kumpulan dari monomer
• Monomer = molekul sederhana yang tdk dpt dihidrolisis / dipecah lagi
• Macam2 makromolekul : Karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat
KARBOHIDRAT
• Karbohidrat terdiri dari gula dan polimernya, dan karbo yang paling sederhana disebut “Monosakarida”, dengan kata lain monosakarida adalah monomernya, dan karbo adalah polimernya
• Monosakarida : terdiri dari 1 gula, monosakarida sendiri terbagi menjadi triosa (3c), pentosa (5c), heksosa (6c) berdasarkan jumlah rangka karbonnya
• Disakarida : terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Contoh disakarida : maltosa (2 glu), laktosa(glu+galak), sukrosa (glu+fruk)
• Polisakarida = makromolekul, polimer dari ratusan-ribuan monosakarida. Contoh : Pati, glikogen, selulosa, dll
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 5.3
• Two monosaccharides can join with a glycosidic linkage to form a dissaccharide via dehydration.– Maltose, malt sugar, is formed by joining two glucose
molecules.– Sucrose, table sugar, is formed by joining glucose and
fructose and is the major transport form of sugars in plants.
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
• While often drawn as a linear skeleton, in aqueous solutions monosaccharides form rings.
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
• Starch is a polysaccharide of alpha glucose monomers.
• Structural polysaccharides form strong building materials.
• Cellulose is a major component of the tough wall of plant cells.– Cellulose is also a polymer of glucose
monomers, but using beta rings.
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
LEMAK / LIPID
• Lemak merupakan salah satu makromolekul yang bukan merupakan polimer, lemak dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol
• Lemak sangat istimewa dr makromol lainnya krn bersifat hidrofobik
• Lemak di jaringan, disimpan dalam bentuk TGA
• Asam lemak dibagi menjadi dua, asam lemak jenuh dan tak jenuh (memiliki ikatan rangkap)
• Tak jenuh = linoleat, linolenat, oleat, arachidonat, jenuh= stearat, palmitat
• Phospolipid merupakan penyusun utama membran sel
• Steroid merupakan turunan lemak yang merupakan penyusun utama hormon kelamin
Kolesterol : suatu lemak
PROTEIN
• Protein merupakan polimer dari asam amino, dalam hal ini protein disebut polipeptida
• Protein merupakan makromolekul penyusun tubuh organisme, dan merupakan makromol penting pada makhluk hidup
• Urutan spesifik asam amino dalam membentuk protein, sangat menentukan protein apa yang akan terbentuk
• Asam amino = molekul organik dg gugus karboksil dan amino
H H O
N C C
H R OH
• Asam amino dalam membentuk polipeptida dihubungkan oleh ikatan peptida antara gugus amino dan karboksil
• Perbedaan sifat dan ciri ranta sampingnya (gugus R), asam amino dibedakan menjadi 20 macam
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
• One group of amino acids has hydrophobic R groups.
Fig. 5.15a
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
• Another group of amino acids has polar R groups, making them hydrophilic.
Fig. 5.15b
• The last group of amino acids includes those with functional groups that are charged (ionized) at cellular pH.– Some R groups are bases, others are acids.
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 5.15c
Struktur Protein
• Protein memiliki empat stratifikasi struktur :
1.) Struktur primer: struktur primer merupakan susunan asam amino spesifik dari suatu protein, Contoh: glisin-fenilalanin-metionin-glisin dan seterusnya.
2.) Struktur sekunder: merupakan bentuk yang muncul akibat dari terbentuknya ikatan hidrogen antar asam amino yang menyusun rantai protein. Terdapat dua bentuk struktur skunder yaitu lembaran beta dan alfa heliks.
3.) Struktur tersier: merupakan struktur tiga dimensional dari keseluruhan protein. Bentuk tersier dapat bulat lonjong tak beraturan dan sebagainya, struktur ini terbentuk akibat adanya ikatan disulfida, garam, dan interaksi hidrofobik dari rantai samping asam amino yang menyusun protein tersebut.
4.) Struktur kuartener: merupakan struktur yang dibentuk dari gabungan beberapa polipeptida/protein.
Asam nukleat
• DNA = deoxyribonukleat acid
• RNA = ribonukleat acid
• Penyusun : fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen
• Gula pentosa= ribosa & deoksiribosa
• Basa N : Adenin, Guanin, Timin, Sitosin, Urasil
• Pembahasan Lebih lanjut pada BioMol
Pertemuan 2PENGANTAR
METABOLISMEKonsep energi dan perangkat metabolisme
• Seluruh proses kimiawi suatu organisme disebut metabolisme
• Merupakan interaksi spesifik antar molekul di dalam lingkungan sel
• Metabolisme secara umum dibagi menj dua :
1. Reaksi katabolik = menghasilkan energi, menguraikan molekul komplek menjadi sederhana
2. Reaksi anabolik = memerlukan energi, membentuk molekul komplek dari molekul sederhana
Kajian utama metabolisme adalah perubahan energy disebut bioenergenetik
Sel dan Energi
• Sel mengikuti hukum-hukum Kimia & Fisika – Hukum Termodinamika I
Energi dapat ditransfer dan ditransformasi, akan tetapi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan
– Hukum Termodinamika II
Setiap transfer/transformasi energi akan meningkatkan entropi jagat raya
Entropi = Ketidakteraturan
• ENERGI dalam Sel:– IKATAN KIMIA = pemutusan ikatan kimia
akan menghasilkan suatu energi– Energi potensial Kimia
• Gradien konsentrasi• Gradien potensial
Energy potensial kimia, melalui mekanisme transport antara sel dan lingkungan ekstrasel, atau antar organel dengan sitoplasma akan menghasilkan suatu energi yang umumnya dalam bentuk ATP
Energi Bebas
•Banyak Energi Bebas•Tidak Stabil•Dpt Melakukan Kerja
•Perubahan spontan•Sistem jadi lebih stabil•Energi keluar -> digunakan
ENERGI
•Energi Bebas Sedikit•Sistem Stabil•Tidak/Kurang dapat melakukan kerja
ATP (adenosin triphospat)
• Pembuatan ATP:– Fosforilasi
• Transfer gugus fosfat dari ATP ke molekul lain:– Fosforilasi substrat– Fosforilasi oksidatif
– Pelepasan energi cukup banyak– Gugus fosfat “energy currency”
Enzim • Suatu zat bekerja sebagai katalis pada
organisme hidup, mengatur kecepatan dimana reaksi kimia diproses dan enzim itu tidak berubah dalam pro-ses tersebut
• Proses biologis pada seluruh organisme hidup adalah reaksi kimia dan kebanyakan diatur oleh enzim, tanpa enzim banyak reaksi kimia ini tidak akan terjadi. Enzim mengkatalisa semua aspek metabolisme sel.
• Ada 2 karakteristik penting enzim :
1. Enzim tidak berubah masuk ke dalam reaksi kimia dan bertindak hanya sebagai katalisa.
2. Enzim tidak mengubah keseimbangan yang konstan pada reaksi kimia tersebut, enzim ini hanya meningkatkan kecepatan dimana reaksi mendekati keseimbangan.
Sifat kimia enzim pada umumnya enzim adalah protein 1980-an asam nukleat tertentu yang mampu
seba- gai katalitik. Enzim protein : molekul besar t.d. sebuah rantai asam amino
atau lebih, disebut rantai polipeptida. Rangkaian asam amino menentukan karakteristik untuk spesifisitas enzim
• Kofaktor, suatu komponen yang bukan protein enzim ada pada banyak enzim, dan komponen proteinnya disebut apoenzim. Apoenzim ini mempunyai aktifitas katalitik yang tidak lama.
• Suatu kofaktor yang membentuk ikatan dengan apoenzim dan tidak dapat dilepaskan tanpa denaturasi, diistilahkan sebuah grup prostetik; umumnya grup yang berisi suatu atom metal seperti copper atau iron (Fe). Suatu kofaktor yang mengelilingi apoenzim dan dapat dipisahkan dari apoenzim disebut coenzim
• Bagian enzim tertentu disebut aktif site berikatan dengan substrat, tempat aktif tersebut sebuah lekuk atau kantong yang terbentuk oleh lipatan protein
• Sebuah molekul enzim yang khusus dapat me-
ngubah 1.000 molekul substrat per detik, kece-cepatan reaksi enzimatik meningkat dan kon-sentrasi substrat naik, kecepatan yang ditentukan oleh kecepatan aktif site dapat mengubah substrat menjadi produk.
Klasifikasi Enzim • The International Union of Biochemistry menetap
sebuah sistem enzim dan diklasifikasikan :
* 6 kelas besar
* beberapa Sub kelas
* Sub-sub kelas
sehingga sebuah enzim ditetapkan menjadi angka empat digit, digit keempat mengidentifika-
si sebuah enzim spesifik. contoh: alkohol : NAD Oksidoreduktase dilambangkan dengan angka 1.1.1.1
• Suatu enzim akan berinteraksi hanya dengan satu zat atau kelompok zat yang disebut substrat, untuk mengkatalisa semacam reaksi tertentu. Karena spesifisitas ini, enzim sering diberi nama dengan menambahkan akhiran “ase” terhadap nama substrat (seperti pada urease, yang mengkatalisa gangguan urea)
• Namun tidak semua enzim diberi nama seperti itu, suatu sistem klasifikasi dikembangkan didasarkan pada jenis reaksi katalisa enzim:
1. Oxidoreduktase, terkait dalam transfer elektron
2. Transferase, mentransfer suatu kelompok kimia
dari suatu zat ke zat lainnya.
3. Hidrolase, memotong substrat dengan mengam-
bil suatu molekul air (hidrolisis)
4. Liase, membentuk ikatan ganda yang menam- bahkan/memindahkan suatu kelompok kimia 5. Isomerase, memindahkan satu kelompok dida- lam suatu molekul untuk membentuk isomer
6. Ligase atau Sintetase, menggandakan pemben-
tukan berbagai ikatan kimia sampai pada gang-
guan ikatan pirofosfat didalam trifosfat adeno- sin atau sebuah nukleotida yang sama.
Faktor yang mempengaruhi kerja Enzim
• Suhu
• pH
• Konsentrasi enzim
• Konsentrasi substrat
• Inhibitor
Regulasi metabolisme oleh Enzim
Pertemuan 3SITOLOGI
Struktur dan fungsi SEL
• Robert Hooke : penemu
• Max Shulte : sel merupakan unit fungsional terkecil
• Schwan & Schleiden : sel merupakan unit struktural terkecil
• Rudolf Virchon : pencetus gagasan omne cellula ex cellula
Sel merupakan unit struktural, fungsional, hereditas terkecil dari makhluk hidup
• Secara garis besar, sel dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu prokariotik dan eukariotik
• Prokariotik : memiliki struktur yang sederhana, tidak memiliki inti sel (nukleus), dan tidak memiliki organel bermembran (sistem endomembran),
• Eukariotik : lebih komplek, memiliki nukleus dan bersistem endomembran
Ciri-Ciri Sel Prokariot Sel Eukariot
Organisma Bakteria & cyanobakteria Alga, kulat,protozoa,tumb. Dan haiwan
Ukuran 1-10m 10-100m
Membran plasma Ada Tiada
Membran nukleus Tiada Ada
Organel bermembran Tiada Ada
Nukleolus Tiada Ada
Nukleus Tiada bermitosis Mengalami mitosis
Ribosom Kecil Besar
Sentriol Tiada Ada
Flagelum Mikrotubul tidak mempunyai susunan 9+2
Mikrotubul mempunyai susunan 9+2
Dinding sel Terdiri dari gula amino dan asid muramik
Jika ada, ia khusus tediri daripada selulosa
Kapsul Kadangkala ada Tiada
Sel Prokariotik• Membran plasma sel – molekul-molekul lipid dwilapis dgn molekul-
molekul protein terbenam di dlm.• Kromosom – DNA rantai tunggal• nukleoid• plasmid• Sitoplasma tidak mengandung nukleus• Ribosom, granul makanan dan enzim.• Tidak memiliki golgi, mitokondrion & endoplasma retikulum• Mesosom – tempat respirasi• Kromatofor – mengandungi pigmen bakterioklorofil• Dinding sel – peptidoglikan (mukopolisakarida + polipeptida)• Kapsul – melindungi ketika sel dalam cekaman• Flagelum
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Sel Eukariotik• Sel eukariotik secara garis besar dibagi lagi
menjadi dua jenis, yakni sel hewan dan sel tumbuhan
• Hal ini didasari oleh struktur sel tumbuhan yang kaku, sedangkan sel hewan yang lentur
• Juga dilihat dari sistem metbolisme, bahwa sel tumbuhan dapat melakukan fotosintesis (autotrof) sedangkn sel hewan tidak (heterotrof)
Sel Tumbuhan Sel hewan
Mempunyai membran sel dan dinding sel selulosa
Membran sel saja
Mempunyai lamela tengah, pit dan plamodesmata
Tidak Memiliki
Mengandung kloroplas dengan klorofil Tidak Memiliki
Vakuola yang besar Vakuola yang kecil
Membran tonoplas mengelilingi vakuola Tidak Memiliki
Sitoplasma, organel dan nukleus biasanya tertolak ke periferi sel kerana
kehadiran vakuol pusat
Nukleus merupakan organel terbesar
Tidak Memiliki Ada sentriol
Peringkat tinggi tiada silium Biasanya ada silium
Jarang terdapat lisosom Terdapat Lisosom
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 7.7
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 7.8
Nukleus (inti sel)
• Nukleus atau inti sel hanya dimiliki oleh sel eukariotik
• Nukleus terdiri dari : nukleolus, nukleoplasma, membran inti sel
• Nukleus merupakan tempat pengepakan substansi genetik pada sel eukariotik
• Ini yang membedakan Eukariotik dan prokariotik bahwa substansi genetik berkumpul di inti sel
• Nukleolus yang terlihat pada gambar disamping merupakan kumpulan dari benang-benang kromatin atau substansi genetik
• Pada saat pembelahan sel, substansi benang kromatin memadat membentuk kromosom
Membran Sel• Membran sel merupakan barier yang
memisahkan lingkungan ekstrasel dan intrasel• Struktur membran sel yang telah dikenal adalah
“fluid mozaik” dan phospolipid bilayer• Fluid mozaik artinya sedikit cair dan sedikit
padat• Lipid bilayer adalah bahwa membran sel terdiri
dari lapis ganda yang terdiri dari phospat dan lipid
Sitoplasma
• Sitoplasma merupakan cairan di dalam sel
• Sel seperti kolam renang yang berisi orang2 yang sedang berenang
• Sitoplasma adalah air tempat orang2 berenang
• Dan organel adalah orang2 yang berenang di dalam sitoplasma
• Sitoplasma adalah tempat reaksi2 metabolisme
• Beberapa reaksi enzimatis terjadi di sitoplasma
• Seperti : Glikolisis yang merupakan tahap awal dari katabolisme karbohidrat
• Reaksi anabolisme lipid/lemak juga terjadi di sitoplasma
• Masih banyak lagi reaksi yang terjadi dii sitoplasma, dan akan dipelajari lebih lanjut di tingkat universitas
INKLUSI SITOPLASMA
• Merupakan benda mati yg keberadaannya bersifat sementara
• Misal : Lemak; Pigmen; Butiran prot/ensim ;Parasit; Bakteri
• Nama lain PARAPLASMA
Organel-organel sel
• Mitokondria : Respirasi seluler• Komplek Golgi : Pengepakan • Retikulum Endoplasma : Sintesis bahan2 Sel• Lisosom : Pencernaan intrasel• Kloroplas : fotosintesis• Ribosom : sintesis protein• Sitoskleton : kerangka sel• Vakuola : Penyimpanan• Sentrosom : Pembelahan sel• Peroksisom : detoksifikasi
MITOKONDRIA
• Mitokondria adalah salah satu organel yang memiliki membran ganda
• Mitokondria hanya dimiliki oleh eukariotik, dan berfungsi untuk respirasi seluler, penghasil energy bagi sel
• Mitokondria memiliki bahan genetiknya sendiri, dan memiliki ribosom sendiri didalamnya
• Membran dalam mitokondia mengalami invaginasi, berlipat-lipat ke dalam matriks membentuk krista, untuk memperluas bidang respirasi
Retikulum Endoplasma
• Retikulum Endoplasma (ER) adalah organel yang berbentuk lembaran-lembaran di dalam sel
• Merupakan organel yang berupa evaginasi dari membran luar nukleus
• Terdiri dari membran tubulus, ruang berisi cairan dan sisterna
• Terdapat dua bagian dari ER yang berbeda struktur dan fungsinya
• ER kasar : terlihat kasar karena ada ribosom yang menempel padanya
• ER halus : karena kurang/tidak sama sekali terdapat ribosom yang menempel padanya
Smooth ER
• Memiliki banyak enzim yang berkaitan dengan banyak reaksi metabolism
• Spesifik pada sintesis lipid termasuk fosfolipid membran, kolesterol, dan glikogen (pd hati)
Rough ER
• Spesifik pada sintesis protein, termasuk glikoprotein
• Protein yang disekresikan akan dikemas dalam vesikel
Kompleks Golgi
• Banyak vesikel yang disintesis di ER dibawa terlebih dahulu ke Golgi untuk dikemas dan dimodifikasi lebih lanjut
• Golgi berperan pada pengepakan zat yang akan disekresikan keluar sel
• Golgi berupa kantong-kantong
• Cis = received side, trans = shipping side
LISOSOM
• Pencernaan intraseluler, berisi enzim hidrolitik
Hubungan ER, Golgi, Lisosom
Vakuola
• Menyimpan bahan makanan
• Leukoplas : menyimpan lemak
• Amiloplas : menyimpan amilum, pati
• Elaioplas : menyimpan air
• Proteoplas : menyimpan protein
• TONOPLAS = membran pembungkus vakuola
SITOSKELETON
TRANSPORTASI SEL
• Transport Pasif : tidak butuh energy, menuruni gradien konsentrasi
• Transport Aktif : butuh energy, melawan gradien konsentrasi
Terminologi
– The solution with the higher concentration of solutes is hypertonic.
– The solution with the lower concentration of solutes is hypotonic
– Solutions with equal solute concentrations are isotonic
Transpor Pasif
• Difusi : dari hipertonis
• Osmosis : dari hipotonis
• Difusi terfasilitasi : dengan bantuan carier
Difusi terfasilitasi = symport, antiport, uniport
Transport Aktif
• Pompa Na+ -K+
• Endositosis : memasukkan
1.Fagositosis = padatan (eating)
2.Pinositosis = cairan (drinking)
• Eksositosis : mengeluarkan
• Endositosis termediasi reseptor
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 8.15
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 8.16 Both diffusion and facilitated diffusion are forms of passive transport of molecules down their concentration gradient, while active transport requires an investment of energy to move molecules against their concentration gradient.
• One type of endocytosis is phagocytosis, “cellular eating”.
• In phagocytosis, the cell engulfs a particle by extending pseudopodia around it and packaging it in a large vacuole.
• The contents of the vacuole are digested when the vacuole fuses with a lysosome.
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 8.19a
• In pinocytosis, “cellular drinking”, a cell creates a vesicle around a droplet of extracellular fluid.– This is a non-specific process.
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 8.19b
• Receptor-mediated endocytosis is very specific in what substances are being transported.
• This process is triggered when extracellular substances bind to special receptors, ligands, on the membrane surface, especially near coated pits.
• This triggers the formation of a vesicle
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 8.19c
Pertemuan 4RESPIRASI SELULER
Proses Katabolisme Karbohidrat : mekanisme utama penghasil energy di dalam sel
Glikolisis Glikolisis merupakan tahap pertama dalam reaksi respirasi. Tahap ini berlangsung di dalam sitoplasma sel. Molekul Gukosa (6-karbon) dipecah menjadi 2 buah senyawa asam 3-karbon yaitu asam piruvat. Dari setiap pemecahan satu ikatan karbon-karbon, dihasilkan energi metabolik. Apabila tidak ada oksigen, asam piruvat mengalami reaksi anaerob (fermentasi). Apabila terdapat oksigen yang cukup, asam piruvat bergerak ke dalam mitokondria masuk ke dalam Siklus Krebs
Glikolisis
• Occurs in all living organisms• Only stage which can occur without oxygen• Oldest stage of respiration
– operated for billions of years in anaerobic organisms
• Converts glucose to 2 pyruvates in cytosol
– with O2 goes on to TCA cycle
– without O2 pyruvate is converted to lactate or ethanol (fermentation)
• Yields 2ATP/mole glucose in the absence of O2
Glikolisis
Glucose (6C)
2 Pyruvate (3C)
Ethanol LactateTCA Cycle
CO2
+O2
-O2 -O2
Siklus Krebs (TCA Cycle)
Siklus Krebs terjadi apabila ada oksigen dan berlangsung di dalam matriks mitokondria. Asam piruvat dari reaksi glikolisis
kehilangan CO2 , kemudian bereaksi dengan senyawa dengan
4-karbon (asam oksalo asetat) membentuk senyawa dengan 6-karbon (asam sitrat). Asam sitrat mengalami pemecahan menjadi senyawa asam dengan 5-karbon , kemudian menjadi senyawa asam dengan 4-karbon , megalami pemecahan
ikatan karbon-karbon , melepaskan CO2 dan menhasilkan
energi metabolik (ATP, NADH dan FADH2) untuk setiap pemecahan. Senyawa asam dengan 4-karbon acid dibentuk kembali, dan siklus berlansung kembali. Siklus berjalan 2 kali untuk setiap 1 molekul glukosa (satu siklus untuk setiap 1 molelul asam piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis).
Sistem Sitokrom
Bentuk energi metabolik yang paling berguna bagi makhluk hidup adalah ATP. Berbagai macam energi metabolik yang dihasilkan melalui Glikolisis dan siklus Krebs bergerak menuju membran dalam mitokondria. Di dalam membran mitokondria berlangsung rantai transpor elektron yang disebut sistem sitokrom, yang sangat mirip dengan rantai transpor elektron pada Fotosintesis. Senyawa energi metabolik (NADH and FADH2) menyumbangkan elektronnya pada “electron transport carriers” dalam rantai transpor elektron, dihasilkan gradien energi, dan enzim pengahsil ATP (ATPase) . Oksigen berperan sebagai penangkap elektron terakhir dan bereaksi dengan ion H+ untuk menghasilkan air.
(Sistem Sitokrom)
NADH dan FADH2
e-
e-
4e- + 4H+ + O2 2H2Ocyt. oxidase
H+
H+
ATP
Secara Keseluruhan Sekarang tanaman telah mengkonversi seluruh energi yang tersimpan dalam ikatan karbon-karbon dari glukosa kembali menjadi berbagai senyawa energi metabolik yang diperlukan untuk metabolisme. Tanaman dapat
menggunaan NADH atau FADH2 baik secara langsung atau
diubah dahulu menjadi ATP untuk keperluan metabolisme. Ingat, bentuk energi metabolik ini tidak mudah untuk disimpan atau di angkut, sehingga respirasi harus berlangsung di setiap sel dan harus berlangsung pada saat yang tepat yaitu pada saat energi metabolik diperlukan.
3 Tahap Respirasi
• Glikolisis– Dalam sitoplasma– Ada atau tidak ada oksigen– memecah glukosa (6C) menjadi 2 asam piruvat (3C)
• Siklus Krebs (TCA Cycle)– Matriks mitokondria– Hanya apabila ada oksigen
– Mengubah as.piruvat via asetil KoA menjadi CO2; menghasilkan NADH dan FADH2
• Sistem Sitokrom– Membran mitokondria = krista
– mentransfer elektron dari NADH dan FADH2 untuk mereduksi O2 menjadi H2O dan menghasilkan ATP
Fermentasi Anaerob
Fermentasi anaerob berlangsung di dalam sitosol sitoplasma, dan hanya terjadi apabila tidak ada oksigen. Asam piruvat hasil dari glikolisis dipecah menjadi etanol (senyawa dengan 2 atom
C) dan CO2 ; pemecahan ini terjadi untuk setiap asam piruvat
yang dihasilkan dari reaksi glikolisis. ATP dihasilkan dari setiap pemecahan ikatan karbon-karbon. Meskipun demikian, masih tersisa satu ikatan karbon-karbon dalam ethanol yang tidak dipecah, sehingga fermentasi anaerob menghasilkan respirasi yang tidak lengkap dari sebuahmolekul glukosa. Reaksi ini menghasilkan energi yang hanya cukup untuk kehidupan mikroorganisme; sedangkan tanaman tingkat tinggi dan hewan akan mati apabila melakukan respirasi anaerob dalam waktu yang lama.
Pertemuan 5FOTOSINTESIS
Proses Anabolisme Karbohidrat : mekanisme utama pembentuk karbohidrat pada tumbuhan
Fotosintesis
• Batasan : proses pembentukan karbohidrat dari CO2 dan air dan hasil sampingan O2 pada bagian tanaman berwarna hijau dengan bantuan sinar matahari
cahaya
• 6 CO2 + 6 H2O C6 H12O6 + 6 O2
klorofil
Organ Utama Fotosintesis : Daun
Organela Fotosintesis : Kloroplas • Susunan : protein 40-50%, fosfolipida 25-
30%, klorofil 5-10%, karotenoid 1-2%, RNA 5%, DNA sedikit
• Jaringan tiang : 36 kloroplas, jatringan bunga karang 20 kloroplas
• Terdiri dari grana – tempat reaksi cahaya dan stroma – tempat reaksi gelap
• Tiap kloroplas 40-60 grana• Di dalam granum terdapat tylakoid, di
dalamnya terdapat quantosom • Dalam quantosom terdapat : klorofil,
karotenoid, quinon dll
Kloroplas
Pikmen Fotosintesis : Klorofil
Spectrum Sinar Matahari
Serapan dan Penerusan Cahaya
Spektrum Penyerapan Cahaya• Sinar matahari
merambat dalam bentuk quanta atau foton
• Sinar matahari yang diserap pikmen fotosintesis = cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm
Ringkasan Reaksi cahaya
• 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
klorofil
• O2 berasal dari H2O bukan CO2, diperlukan 12 molekul H2O
• 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
• Fotosintesis : reaksi oksidasi-reduksi , air di oksidasi, CO2 direduksi menjadi karbohidrat
Fotosintesis terdiri dari dua tahap reaksi : 1. Reaksi cahaya – memerlukan cahaya – berfungsi merubah energi matahari menjadi daya asimilasi – ATP dan NADPH2
2. Reaksi gelap – tidak memerlukan cahaya – berfungsi mereduksi CO2 menjadi karbohidrat dengan energi dari ATP dan NADPH2
Sistem Dua Pigmen
• Pigmen Sistem I (PS I) : terdiri dari klorofil a, klorofil b, karotenoid dengan pusat reaksi P 700. Setiap P 700 dikelilingi 300-400 klorofil, menyerap maksimum panjang gelombang 683 nm
• Pigmen Sistem II (PS II) : terdiri dari klorofil a kolofil b, pikobili protein dan karotenoid dengan pusat reaksi P 673, menyerap maksimum panjang gelombang 673 nm
Eksitasi Elektron Klorofil
Reaksi Cahaya Fotosintesis
Produksi Daya Asimilasi
• Daya asimilasi terdiri dari ATP dan NADPH2
• Reduksi NADP menjadi NADPH2 disebut transpor elektron
• Produksi ATP disebut fotofosforilasi
• Ada tiga fotofosforilasi : non siklis, siklis dan pseudosiklis
Fotofosforilasi Nonsiklis• PS II menyerap cahaya pada panjang gelombang 673
nm, e tereksitasi diterima oleh plastoquinon• e berpindah ke sitokrom b6, sitokrom f dan
plastosianin• Sit b6 dan f mempunyai beda potenial reduksi cukup
besar yaitu 0,044 v, energi dari e dapat untuk membentuk ATP
• e dari plastosianin diterima PS I• PS I menyerap cahaya maksimum pada panjang
gelombang 683 nm, elektron tereksitasi diterima oleh FRS
• e PS II tidak pernah kembali – fotofosforilasi non siklis
Fotofosforilasi Non Siklis
Fotofosforilasi Non Siklis
Fotolisis
• Fotolisis proses peruraian air menjadi H+, e- dan O2
• e dari air mengisi tempat e PS II yang kosong
• H2 untuk mereduksi NADP menjadi NADPH2 dan PQ menjadi PQH2
• O2 dibebaskan ke udara
Fotolisis (lanjutan)
Fotofosforilasi Siklis
• Hanya melibatkan PS I
• Pembentukan ATP terjadi saat e berpindah dari feredoksin ke sitokrom b6 dan sitokrom f
• Karena e dari PS I kembali ke PS I disebut fotofosforilasi siklis
Fotofosforilasi Siklis
Reaksi Gelap – Reduksi CO2
• Reaksi gelap : reduksi CO2 menjadi karbohidrat, tidak memerlukan cahaya, tetapi memanfaatkan daya asimilasi dari reaksi terang.
• Terdapat 3 tipe reaksi gelap :
• Siklus Calvin – siklus C3
• Siklus Hatch and Slack – siklus C4
• Siklus CAM
Siklus Calvin – Siklus C3
• Senyawa yang menangkap CO2 (1 C) udara adalah RuBP (5 C)
• Enzim yang mengkatalisir Rubisco• Dibentuk senyawa beratom 6 C yang tidak
stabil• Pecah menjadi 2 senyawa beratom 3 C –
PGA• Energi dari ATP dan NADPH2
• Dibentuk glukosa• Dibentuk kembali RuBP
Siklus Calvin – C3
Contoh Tanaman C3
Siklus Hatch and Slack – C4
• Terdapat dua macam kloroplas : di sel mesofil dan seludang berkas pengangkutan
Anatomi Daun C4
Siklus C4 (lanjutan)
• CO2 (1C) masuk ke kloroplas mesofil ditangkap PEP (3C) membentuk as. oksaloasetat (4C)
• Selanjutnya ada 3 tipe :
C4 (lanjutan) 1. Oksalo asetat
diubah menjadi malat, diangkut ke sarung berkas pengang kutan, dipecah menjadi piruvat dan CO2
C4 (lanjutan) Panicum maximum
2.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat, diangkut ke sbp, diubah menjadi oksaloasetat, dipecah menjadi piruvat dan CO2
C4 (lanjutan) Atriplex spongiosa
3.Oksaloasetat diubah menjadi aspartat diangkut ke sbp, diubah menjadi malat, dipecah menjadi piruvat dan CO2
C4 (lanjutan)
• Piruvat diangkut kembali ke sel mesofil, diubah menjadi PEP
• PEP berperan menangkap CO2 udara
• CO2 yang dilepas dari senyawa masuk ke siklus Calvin (siklus C3)
Siklus C4 (lanjutan)
C4 (lanjutan)
Siklus CAM CAM
(Crassula cean Acid Metabolism)
Terjadi pada tanaman sukulen keluarga Crassulace ae : kaktus, anggrek, vanili
CAM (lanjutan)
• Malam hari stomata membuka, CO2 ditangkap oleh PEP, membentuk asam oksaloasetat diubah menjadi asam malat, disimpan di vakuola.
• Siang hari malat dipecah menjadi asam piruvat dan CO2, CO2 masuk siklus Calvin membentuk gula
• Piruvat diubah menjadi PEP kemudian pati. Pati disimpan, pada malam hari diubah menjadi PEP
Siklus CAM
Perbandingan C4 dengan CAM
Rangkuman Fotosintesis (C3)
Faktor Berpengaruh terhadap Fotosintesis
• Faktor Tanaman : klorofil, enzim, hormon, tahanan daun, genetik, umur daun
• Faktor Lingkungan : CO2,O2, cahaya, suhu, air, nutrisi
Pertemuan 6KOMUNIKASI SEL
Memahami komunikasi yang terjadi di tingkat seluler
Sel komunikasi essential bagi organisme multiseluler
Sinyal eksternal diubah menjadi respon di dalam sel
Signal transduction pathways/jalur transduksi sinyal
Sinyal pada permukaan sel dikonversi menjadi respon
seluler spesifik melalui serangkaian langkah
Pensinyalan ini mirip baik pada microbes (yeast) dan
mamalia, tumbuhan mekanisme pensinyalan telah
berkembang dengan baik sebelum mahluk multiseluler
muncul di bumi
Komunikasi selSel berkomunikasi dengan melepas pembawa pesan (mesenjer)
Lintasan transduksi sinyal• Sinyal kimia dikonversi dari satu tipe sinyal menjadi sinyal
lain untuk menghasilkan molecular response. All organisms require signaling pathways to live.
• Huruf mewaliki senyawa kimia atau protein.
Tanda panah menunjukkan langkah enzimatik.
ABCDEFG
Sel hewan dan sel tumbuhan komunikasi dengan kontak
langsung, memiliki cell junctions yang secara langsung
menghubungkan sitoplasma dengan sel sebelahnyaPlasma membranes
Plasmodesmatabetween plant cells
Gap junctionsbetween animal cells
Cell junctions. Both animals and plants have cell junctions that allow molecules to pass readily between adjacent cells without crossing plasma membranes.
Cell-cell recognition. Two cells in an animal may communicate by interaction between molecules protruding from their surfaces.
Pada signaling lokal pada sel hewan, dapat berkomunikasi melalui interaksi antara molekul2 yang menonjol dari permukaan sel
Cara kerja pensinyalan sel
Direct
Pensinyalan kimiawi jarak dekat• Pensinyalan parakrin. Molekul sinyal dikeluarkan oleh
sebuah sel dan bekerja pada sel target di dekatnya. Molekul pengatur lokal dilepas ke dalam fluida ekstraseluler
• Pensinyalan sinaptik. Sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter ke dalam sinapsis.
Jarak yang lebih jauh• Pensinyalan hormonal. Sel endokrin mensekresi hormon
ke dalam cairan tubuh (darah).
• In other cases, animal cells communicate using local regulators
(a) Paracrine signaling. A secreting cell acts on nearby target cells by discharging molecules of a local regulator (a growth factor, for example) into the extracellular fluid.
(b) Synaptic signaling. A nerve cell releases neurotran-smitter molecules into a synapse, stimulating the target cell.
Local regulator diffuses through extracellular fluid
Target cell
Secretoryvesicle
Electrical signalalong nerve celltriggers release ofneurotransmitter
Neurotransmitter diffuses across
synapse
Target cellis stimulated
Local signaling
• In long-distance signaling both plants and animals use hormones
Hormone travelsin bloodstreamto target cells
(c) Hormonal signaling. Specialized endocrine cells secrete hormones into body fluids, often the blood. Hormones may reach virtually all body cells.
Long-distance signaling
Bloodvessel
Targetcell
Endocrine cell
Jalur lintasan bersifat inter-linked
Signalling pathway
Geneticnetwork
Metabolic pathway
STIMULUS
metabolic pathways
1993 Boehringer Mannheim GmbH - Biochemica
EXTRACELLULARFLUID
Receptor
Signal molecule
Relay molecules in a signal transduction pathway
Plasma membraneCYTOPLASM
Activationof cellularresponse
Reception1 Transduction2 Response3
Terdiri dari 3 tahapan1.Penerimaan2.Transduksi3.Respon
Proses percakapan seluler
Reception/Penerimaan: pendeteksian sinyal yang
datang dari luar sel oleh sel target
Sinyal yang ditransduksi memicu respon selular spesifik
Pengikatan molekul sinyal mengubah protein reseptor
mengawali proses transduksi reseptor bersifat sangat spesifik
Intracellular receptors cytoplasmic or nuclear proteins
Reseptor pada plasma membran
Molekul sinyal yang menggunakan reseptor ini adalah yang kecil atau hydrophobic dan dapat langsung melewati
plasma membran
• Steroid hormones
– Bind to intracellular receptors
Hormone(testosterone)
EXTRACELLULARFLUID
Receptorprotein
DNA
mRNA
NUCLEUS
CYTOPLASM
Plasmamembrane
Hormone-receptorcomplex
New protein
Figure 11.6
1 The steroid hormone testosterone passes through the plasma membrane.
The bound proteinstimulates thetranscription ofthe gene into mRNA.
4
The mRNA istranslated into aspecific protein.
5
Testosterone bindsto a receptor proteinin the cytoplasm,activating it.
2
The hormone-receptor complexenters the nucleusand binds to specific genes.
3
Receptors in the Plasma Membrane
• Terdapat tiga tipe reseptor menbran– G-protein-linked– Tyrosine kinases– Ion channel
G-protein-linked receptors
G-protein-linkedReceptor
Plasma Membrane
EnzymeG-protein(inactive)CYTOPLASM
Cellular response
Activatedenzyme
ActivatedReceptor
Signal molecule Inctivateenzyme
Segment thatinteracts withG proteins
GDP
GDP
GTP
GTP
P i
Signal-binding site
Figure 11.7
GDP
Receptor tyrosine kinasesSignalmolecule
Signal-binding sit
CYTOPLASM
Tyrosines
Signal moleculeHelix in the
Membrane
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
TyrTyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
DimerReceptor tyrosinekinase proteins(inactive monomers)
P
P
PP
P
P Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
TyrP
P
P
P
P
PCellularresponse 1
Inactiverelay proteins
Activatedrelay proteins
Cellularresponse 2
Activated tyrosine-kinase regions(unphosphorylateddimer)
Fully activated receptortyrosine-kinase(phosphorylateddimer)
6 ATP 6 ADP
Ion channel receptors
Cellularresponse
Gate open
Gate close
Ligand-gatedion channel receptor
Plasma Membrane
Signalmolecule(ligand)
Figure 11.7
Gate closed Ions
Lintasan transduksi sinyal• Transduksi: Jalur interaksi molekuler yang menyalurkan
sinyal dari reseptor ke molekul target dalam sel
• Multistep pathways– Memperbesar sinyal– Memberikan lebih banyak kesempatan untuk koordinasi
dan regulasi
Protein Phosphorylation and Dephosphorylation
• Banyak jalur sinyal termasuk jalur phosphorylation
Dalam proses ini Sejumlah protein kinase menambahkan fosfat
kepada protein kinase lainnya dan
mengaktifkannya Enzim fosfatase selanjutnya menghilangkan fosfat
Mekanisme utama transduksi sinyal
Signal molecule
Activeproteinkinase
1
Activeproteinkinase
2
Activeproteinkinase
3
Inactiveprotein kinase
1
Inactiveprotein kinase
2
Inactiveprotein kinase
3
Inactiveprotein
Activeprotein
Cellularresponse
Receptor
P
P
P
ATP
ADP
ADP
ADP
ATP
ATP
PP
PP
PP
Activated relaymolecule
i
Phosphorylation cascade
P
P
i
i
P
A relay moleculeactivates protein kinase 1.
1
2 Active protein kinase 1transfers a phosphate from ATPto an inactive molecule ofprotein kinase 2, thus activatingthis second kinase.
Active protein kinase 2then catalyzes the phos-phorylation (and activation) ofprotein kinase 3.
3
Finally, active proteinkinase 3 phosphorylates aprotein (pink) that brings about the cell’s response tothe signal.
4
Enzymes called proteinphosphatases (PP)catalyze the removal ofthe phosphate groupsfrom the proteins, making them inactiveand available for reuse.
5
Protein cascade
Molekul kecil dan ion sebagai Second Messengers
• Second messengers– Kecil, nonprotein, molekul yang larut dalam air atau
berupa ions
Cyclic AMP (cAMP) terbuat dari ATP
O
–O O
O
N
O
O
O
O
P P P
P
P P
O
O
O
O
O
OH
CH2
NH2 NH2 NH2
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
NO
O
O
ATP
Ch2CH2
O
OH OH
P
O O
H2O
HOAdenylyl cyclase Phoshodiesterase
Pyrophosphate
Cyclic AMP AMP
OH OH
O
i
• G-proteins– Memicu pembentukan cAMP, yang kemudian
berlaku sebagai second messenger dalam
lintasan seluler
ATP
GTP
cAMP
Proteinkinase A
Cellular responses
G-protein-linkedreceptor
AdenylylcyclaseG protein
First messenger(signal moleculesuch as epinephrine)
Figure 11.10
Calcium ions and Inositol Triphosphate (IP3)
• Calsium, saat dikeluarkan ke dalam sitosol – Bertindak sebagai second messenger dalam berbagai
jalur Calsium adalah second messenger yang penting
Karena sel mampu mengatur konsentrasinya dalam sitosol
Second messengers seperti inositol triphosphate dan diacylglycerol (DAG) dapat memicu peningkatan
kalsium di sitosol
EXTRACELLULARFLUID
Plasmamembrane
ATP
CYTOSOL
ATP Ca2+
pump
Ca2+
pump
Ca2+
pump
Endoplasmicreticulum (ER)
Nucleus
Mitochondrion
Key High [Ca2+] Low [Ca2+]
321
IP3 quickly diffuses throughthe cytosol and binds to an IP3–gated calcium channel in the ERmembrane, causing it to open.
4 The calcium ionsactivate the nextprotein in one or moresignaling pathways.
6 Calcium ions flow out ofthe ER (down their con-centration gradient), raisingthe Ca2+ level in the cytosol.
5
DAG functions asa second messengerin other pathways.
Phospholipase C cleaves aplasma membrane phospholipidcalled PIP2 into DAG and IP3.
A signal molecule bindsto a receptor, leading toactivation of phospholipase C.
EXTRA-CELLULARFLUID
Signal molecule(first messenger)
G protein
G-protein-linkedreceptor
Variousproteinsactivated
Endoplasmicreticulum (ER)
Phospholipase CPIP2
IP3
(second messenger)
DAG
Cellularresponse
GTP
Ca2+
(second messenger)
Ca2+
IP3-gatedcalcium channel
Respon:
Cell signaling menyebabkan regulasi cytoplasmic
activities atau transcription
Respon sitoplasmik dan nuklear
Dalam sitoplasma Jalur signaling mengatur aktivitas seluler yang
bervariasi
Respon sitoplasmik
Figure 11.13 Glucose-1-phosphate(108 molecules)
Glycogen
Active glycogen phosphorylase (106)
Inactive glycogen phosphorylase
Active phosphorylase kinase (105)
Inactive phosphorylase kinase
Inactive protein kinase A
Active protein kinase A (104)
ATP
Cyclic AMP (104)
Active adenylyl cyclase (102)
Inactive adenylyl cyclase
Inactive G protein
Active G protein (102 molecules)
Binding of epinephrine to G-protein-linked receptor (1 molecule)
Transduction
Response
Reception
• Lintasan lain– Mengatur gen dengan mengaktifkan faktor transkripsi
yang meng-on dan of-kan genReception
Transduction
Response
mRNANUCLEUS
Gene
P
Activetranscriptionfactor
Inactivetranscriptionfactor
DNA
Phosphorylationcascade
CYTOPLASM
Receptor
Growth factor
Jalur signal dengan banyak tahap Dapat memperbesar sinyal dan berpengaruh
terhadap kekhususan respon
Tiap protein dalam jalur signaling: Mengamplifikasi sinyal dengan mengaktifkan banyak copy
dari komponen selanjutnya dalam jalur
Kombinasi protein yang berbeda di dalam sel Memberikan kespesifikan yang baik pada sel dalam
sinyal yang dideteksi maupun rsepon yang
diakibatkan
Berhentinya sinyal• Respon sinyal berhenti dengan cepat
– Dengan lepasnya ikatan ligan
Pertemuan 7REPRODUKSI SEL
Sel memperbanyak diri/membelah untuk Pertumbuhan organisme
Mitosis
• cara duplikasi satu sel menjadi dua sel anakan yang menerima salinan materi genetik yang identik.
• Interfase– dua pasang kromosum
(2n) …. 4n (temporer) – Replikasi DNA– Kromosum tidak jelas;
nukleolus jelas– Sepasang sentriola
Profase • Kromatin mengalami
kondensasi • Nukleolus tidak kelihatan• Sentriola bergerak pada dua
kutub• Serabut serabut melebar dari
sentromer • Beberapa serabut
mengelilingi sel membentuk ‘benang mitosis’
• inti tampak membesar dan kromosumnya dapat diamati
Metafase
• Prometafase– Membran inti hilang
Metaphase
• Pada fase ini, mikrotubulus terangkai dalam suatu jaringan yang disebut dengan ‘benang kromosum’ makin jelas dan bergerak menuju ekuator sel.
• Pada fase ini kromosum menjadi visible.– Studi morfologi
kromosum
Anafase
• Dua kromatid anakan memisahkan diri dan menuju dua kutub berlawanan dari sel.
• Membran inti hilang, sementara membran sel bertambah luas
• sel mengalami perpanjangan
• Pada ekuator, garis tengah sel memendek.
Telefase
• Membran inti baru terbentuk dan mengelilingi dua inti yang baru.
• Dua sel terbentuk dengan cepat (sitokinesis)
• Kromatid – saat ini kembali disebut kromosum – terurai kembali (uncoil).
• Anak inti terlihat kembali
Sitokinesis
• Sel Hewan– Protein Aktin
ditengah sel berkontraksi sehingga sel menjadi dua
• Sel tanaman– Pembatas sel yang
baru disintesis antara dua sel anakan
Intisari Mitosis
• Dua sel dengan kromosum 2n membelah menjadi 2 sel dengan kromosum 2n juga. – jumlah kromosum dalam sel dipertahankan.
• Replikasi DNA sebelum sel membelah telah menyiapkan dua kromatid– Jumlah materi genetik setiap sel dipertahankan.
• Replikasi DNA menghasilkan dua kromatid identik – kualitas juga dipertahankan.
Meiosis
• Multiplikasi non-konservatif: sel anakan berbeda satu sama lain.
• Pada hewan, sel 2 set kromosum (diploid). – Satu set berasal dari induk jantan– satu set dari induk betina
• Dalam meiosis, replikasi DNA diikuti oleh dua tahap pembelahan sel. – satu sel induk akan menjadi empat gamet haploid –
dengan satu set kromosum.
Tahap dan fase pembelahan meiosis:
• Tahap pertama–Profase I
–Metafase I –Anafase I –Telofase I
• Tahap kedua ( Profase II )– Leptoten– Zigoten – Pakiten – Diploten
– Diakinesis
• Metafase II• Anafase II• Telofase II
Interfase
• Serupa dengan proses mitosis– DNA bereplikasi
menjadi dua kopi yang identik
• Pada fase ini, DNA tidak visible.
Profase I
• kromosum menjadi visible. • belum benar-benar terkondensasi.
Ujung-ujungnya berhubungan salah satu kutub inti.
• Selanjutnya kromosum kelihatan semakin menebal dan memendek.
• Kromosum saling berikatan secara berpasangan. Dua kromatid dari masing-masing kromosum akan visible.
• Kromosum-kromosum selanjutnya mulai menjauh satu dengan lainnya tapi tetap berikatan pada titik yang disebut chiasmata.
Metafase I
• Pasangan kromosum (tetrads) berada di ekuator sel
• Membran inti hilang. • Sentromer
terorientasi pada kutub sel.
• Kromosum dalam keadaan terkondensasi sempurna.
Anafase I
• Kromosum-kromosum (masing-masing tersusun atas 2 kromatid) bermigrasi kearah kutub yang berlawanan.
• Proses ini adalah pemisahan kromosum, bukan kromatid seperti dalam mitosis.
• Masing-masing kutub akan menerima satu set satu set kromosum dengan dua kromatid.
Telefase I dan Profase II
• Telofase I: – singkat dan sering dikelirukan dengan profase II. – Pembentukan membran sel baru, dan duplikasi DNA tidak
terjadi.
• Profase II: – sangat singkat– Dua sentriol bermigrasi saling menjauh – dan jaringan mikrotubulus yang paralel dan perpendikuler
terbentuk pada sel-sel anakan.
Metafase II
• kromosum-kromosum terletak di ekuator. Dalam fase ini akan terlihat dua ekuator
Anafase II
• Kromatid baru terpisah pada fase ini.
Telofase II
• pembentukan 4 sel anakan.
• pemebelahan meiosis menghasilkan gamet atau spora
PERBEDAAN MITOSIS DAN MEIOSIS
Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Fig. 13.8
Faktor 2 Sel Mebelah
• Adanya Hormon Pertumbuhan
• Adanya reseptor
• Adanya Tranduser
• Adanya Transkription Faktor
• Adanya produk (protein)
Regulation of the cell cycle
• How cell division (and thus tissue growth) is controlled is very complex. The following terms are some of the features that are important in regulation, and places where errors can lead to cancer. Cancer is a disease where regulation of the cell cycle goes awry and normal cell growth and behavior is lost.
• Cdk (cyclin dependent kinase, adds phosphate to a protein), along with cyclins, are major control switches for the cell cycle, causing the cell to move from G1 to S or G2 to M.
• MPF (Maturation Promoting Factor) includes the CdK and cyclins that triggers progression through the cell cycle.
• p53 is a protein that functions to block the cell cycle if the DNA is damaged. If the damage is severe this protein can cause apoptosis (cell death).
• p53 levels are increased in damaged cells. This allows time to repair DNA by blocking the cell cycle. A p53 mutation is the most frequent mutation leading to cancer. An extreme case of this is Li Fraumeni syndrome, where a genetic a defect in p53 leads to a high frequency of cancer in affected individuals.
• p27 is a protein that binds to cyclin and CdK blocking entry into S phase. Recent research (Nat. Med.3, 152 (97)) suggests that breast cancer prognosis is determined by p27 levels. Reduced levels of p27 predict a poor outcome for breast cancer patients.
Pertemuan 8DASAR-DASAR GENETIKA
Memahami proses pewarisan sifat
• PETA KONSEP
Pola-pola Hereditas
HukumPewarisan Sifat
Hukum II Mendel
Persilangan Monohibrid
Hukum IMendel
PersilangnDihibrid
Penyimpangan Hukum Mendel
InteraksiAlel
Interaksi Genetik
Tautan PindahSilang
- Dominansi Tidak Sempurna- Kodominan- Alel Ganda- Alel Letal
- Penurunan Sifat Poligenik- Kriptomeri- Epistasis- Hipostasis- Komplementer
- Tautan Autosomal- Tautan Seks
TerminologiP → Parental (individu tetua)F1 → Filial 1 (keturunan pertama)F2 → Filial 2 (keturunan kedua) Gen D → gen atau alel dominan Gen d → gen atau alel resesif Gen dominan → gen yang menutupi ekspresi alelnya Gen resesif → gen yang ekspresinya ditutupi oleh ekspresi alelnya Heterozigot → Dd Fenotip → ekspresi gen yang lansung dapat diamati sebagai suatu
sifat pada suatu individu Genotip → susunan genetik yang mendasari pemunculan suatu sifat
Hukum Pewarisan Sifat
Mendel mempelajari hereditas pada tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dengan alasan:
• 1. Memiliki pasangan-pasangan sifat yang menyolok.• 2. Biasanya melakukan penyerbukan sendiri (Self polination).• 3. Dapat dengan mudah diadakan penyerbukan silang.• 4. Segera menghasilkan keturunan.
Hukum Mendel I
Hukum Mendel I disimpulkan dari persilangan monohibrid. Hukum ini disebut juga hukum segregasi (pemisahan) alal-alel suatu gen secara bebas dari diploid menjadi
haploid.
• Monohibrid adalah perkawinan yang menghasilkan pewarisan satu karakter dengan dua sifat yang berbeda.
Contoh Persilangan Monohibrid
• Persilangan pada induk P1R: bulatr: kisut
•persilangan: Biji bulat x biji keriput
• RR x rr Genotip: Rr Fenotip: Bulat Rasio genotip: Semua sama Rasio Fenotip: Semua sama
Hukum Mendel II
• Hukum Mendel II disimpulkan dari perkawinan dihibrid. Hukum Mendel juga dinamakan hukum penggabungan secara bebas.
• Hukum Mendel II menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, alel-alel berbeda yang telah bersegregasi bebas (misalnya alel B memisah dengan alel b, serta alel K memisah dengan alel k) akan bergabung secara bebas membentuk genotip dengan kombinasi-kombinasi alel yang berbeda.
Uji Silang
• Persilangan antara 2 parental individu, yang tidak diketahui genotipnya dengan induk yang genotipnya homozigot resesif.
• Tujuan : untuk menguji apakah individu bersifat heterozigot atau bukan
Misal : kamu diberi segenggam biji bulat, dan sipemberi biji tidak tau pasti apakah biji bulat itu homozigot atau heterozigot.
Silang Balik
• Perkawinan antara organisme hibrida (keturunan yang secara genetik tidak mirip dengan induk) atau organisme heterozigot dengan satu dari induknya (biasanya dengan fenotip dominan) atau dengan organisme yang secara genetik mirip dengan induknya
• Tujuan : untuk mendapatkan fenotip yang mirip dengan induk, untuk perkawinan murni atau manipulasi genetik.
Persilangan Resiprok (Persilangan Tukar Kelamin )
• Persilangan dimana fenotip tiap kelamin ditukar sebagai perbandingan dengan persilangan asli
• Tujuan untuk menguji peran dari jenis kelamin induk dalam pola penurunan sifat
Penyimpangan Semu Hukum Mendel1. Interaksi Alel1.1.Dominasi Tidak Sempurna
• Dominasi tidak sempurna terjadi apabila suatu gen dominan tidak menutupi pengaruh alel resesifnya dengan sempurna, sehingga pada individu heterozigot akan muncul sifat antara (intermedier).
1.2. Kodominan
• Kodominan tidak memunculkan sifat antara pada individu heterozigot, tetapi menghasilkan sifat yang merupakan hasil ekspresi masing-masing alel.contoh: golongan darah1. type A = IAIA or IAi2. type B = IBIB or IBi3. type AB = IAIB4. type O = ii
• Contoh: homozigot jantan Type B (IBIB) x heterozygot betina Type A (IAi)
1.3. Alel Ganda
• Alel ganda merupakan fenomena adanya tiga atau lebih alel dari suatu gen.
1.4. Alel Letal
• Alel Letal merupakan alel yang dapat mengakibatkan kematian pada individu homozigot (embrio).
Gen letal Dominan• Gen letal dominan menyebabkan kematian pada
keadaan homozigot dominan. Pada keadaan heterozigot, umumnya penderita hanya mengalami kelainan
• Contoh gen letal dominan adalah pada ayam redep. Ayam redep adalah ayam yang memiliki kaki dan sayap pendek. Dalam keadaan homozigot dominan, ayam mati. Jika heterozigot, ayam hidup tetapi memiliki kelainan pada kaki dan sayap pendek. Sedangkan homozigot resesif ayam normal
Rasio fenotip Letal : redep : normal = 1 : 2 : 1Rasio perbandingan tersebut menyimpang dari rasio perkawinan monohybrid
Gen letal resesif• Gen letal resesif menyebabkan kematian jika berada
dalam keadaan homozigot resesif. Pada keadaan heterozigot individu normal tetapi pembawa (carier) gen letal
2.Interaksi Genetik
• .1. Atavisme
• Atavisme merupakan munculnya suatu sifat sebagai akibat interaksi dari beberapa gen
2.2. Polimeri
Polimeri merupakan bentuk interaksi gen bersifat komulatif.
2.3. KriptomeriKriptomeri adalah sifat gen dominan yang tersembunyi, jika gen tersebut berdiri sendiri. Namun, jika gen ini berinteraksi
dengan gen lainnya, akan muncul sifat yang tersembunyi tersebut.
2.4. EpistasisEpistasis merupakan gen yang sifatnya mempengaruhi gen lain.
Ini adalah contoh dari epistasis dominan
• Contoh epistasis resesif
2.5. Hipostasis
Hipostasis merupakan gen yang dipengaruhi.2.6. Komplementer• Komplementer merupakan interaksi beberapa gen yang saling
melengkapi, jika salah satu gen tidak ada, pemunculan suatu karakter menjadi tidak sempurna atau terhalang.
• Gen C: membentuk pigmen warna• Gen c: tidak membentuk pigmen warna • Gen P: membentuk enzim pengaktif• Gen p: tidak membentuk enzim pengaktif•
Berdasarkan karakter gen-gen tersebut, maka warna bunga hanya akan muncul jika kedua gen (penghasil pigmen dan penghasil enzim) bertemu. Jika tidak bertemu maka warna bunga yang terbentuk adalah putih
Berdasarkan hasil persilangan rasio fenotip = ungu : putih
= 9 : 7
3. TautanPautan adalah beberapa gen yang terletak dalam kromosom yang
sama, saling berkait atau berikatan, saat proses pembentukkan gamet, disebabkan gen-gen tersebut terletak dalam kromosom yang sama
• Dikembangkan oleh : Morgan dan Sutton pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll)
• Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl)Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip : ungu : merah =
3 : 1
4. Pindah SilangPindah silang adalah peristiwa pertukaran gen-gen suatu
kromatid dengan gen-gen kromatid di homolognya.
• Dikembangkan oleh : Morgan pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang. ..disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll).
• Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl)
• Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip galur induk ( KP) dengan galur rekombinan (KR) yang tidak sesuai dengan hukum mendell; Ungu lonjong : Ungu Bulat : merah lonjong : merah bulat = 9 : 1 : 1 : 9
Pedigree
Pautan
Jarak antar gen = (single cros + double cross)/total keturunan
Jarak antar gen = (single cros + 2 kali double cros)/total keturunan
SELAMAT BELAJAR
SEMOGA SUKSES