Top Banner
kehidupan yaitu mempunyai sistem pengaturan fungsi dan struktur yang terorganisasi. - Sistem organisasi yang paling rendah tingkatannya yaitu tingkat molekul, sedangkan tingkat yang lebih tinggi berturut-turut adalah tingkat seluler, jaringan, organ, dan sistem. - Antara fungsi dan struktur terdapat hubungan yang erat, karena kesatuan yang mempunyai fungsi tertentu akan mempunyai struktur tertentu pula, sedangkan struktur antara lain ditentukan oleh komponen dan bahan-bahan
25

Komponen Biokimia Sel

Feb 16, 2015

Download

Documents

Kenny Jap

komponen biokimia sel
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Komponen Biokimia Sel

KOMPONEN BIOKIMIA SEL

- Salah satu sifat yang menunjukkan adanya kehidupan yaitu mempunyai sistem pengaturan fungsi dan struktur yang terorganisasi.- Sistem organisasi yang paling rendah tingkatannya yaitu tingkat molekul, sedangkan tingkat yang lebih tinggi berturut-turut adalah tingkat seluler, jaringan, organ, dan sistem. - Antara fungsi dan struktur terdapat hubungan yang erat, karena kesatuan yang mempunyai fungsi tertentu akan mempunyai struktur tertentu pula, sedangkan struktur antara lain ditentukan oleh komponen dan bahan-bahan yang menyusunnya.

Page 2: Komponen Biokimia Sel

- Alat optik sitologi R. Hook (cella)- Schwann dan Shleiden teori sel (semua organ hewan / tanaman terdiri dari sel dan produknya).

- Brown inti / nukleus- Wagner anak inti / nukleolus- Purkinye Protoplasma ( sitoplasma dan karioplasma)- Brown, Wagner, dan Purkinye Konsepsi sel sel adalah protoplasma yang dikelilingi oleh membran sel dan mempunyai inti. - Ilmu pengetahuan sel berkembang mengamati perubahan sel pada waktu

masih muda amitosis, mitosis, fase pembelahan dan pembagian kromosom pada dua anak sel, serta

benang2 yang memisahkan pada saat pembelahan sel .

Page 3: Komponen Biokimia Sel

Perkembangan Biologi Sel

- Sangat ditunjang oleh kemajuan ilmu yang lain, misalnya : . Perkembangan alat optik mikroskop : cahaya, florosensi, elektron.

. Perkembangan sinar-X untuk menentukan struktur molekul DNA , RNA.

- Kerja sama dengan ilmu lainnya : misalnya, Genetika, Biokimia, dan Faal

Dengan Genetika : . Wilson penurunan materi genetika pada anak sel pada saat pembelahan . Weissman Teori Germplasm. . Mendel meletakkan dasar-dasar genetika. . Tjio Joe Hin kromosom manusia 46

Dengan Biokimia : . Sitokimia mempelajari aspek biokimia pad sel seperti DNA, RNA, protein, lemak, karbohidrat, dll

Page 4: Komponen Biokimia Sel

Dengan Faal . Mempelajari berbagai gerakan sel hidup : - siklosis (gerakan sitoplasma) - silia - flagella - amuba - kontraksi otot . Mempelajari struktur dan susunan membran sel.

Dengan Alat Optik . Resolving power : - Mata 100 u - Mikroskop cahaya 0,2 u - Mikroskop elektron 10 A - 4 A (1 u = 10.000 A)

Page 5: Komponen Biokimia Sel

- Untuk tingkat seluler bahan pembentuk yang diperlukan berupa zat anorganik dan zat organik. - Zat anorganik teridiri dari : air, garam-garam, dan ion-ion, jarang sekali berupa unsur-unsur yang murni .- Zat organik terdiri dari : protein, karbohidrat, lipid, enzim, asam nukleat, dll.

Bahan-bahan anorganik sel A i r- Air merupakan komponen sel yang sangat penting. Pada umumnya sel mengandung sekitar 75% - 85% air, kecuali pada tulang dan email gigi hanya 20% .

- Kandungan air dalam sel bervariasi karena adanya perbe-

daan aktivitas metabolisme sel dan umur sel misalnya

sel-sel jaringan embrio kadar airnya 90% makin tua

Page 6: Komponen Biokimia Sel

- Kandungan air dalam sel-sel jaringan dengan aktivitas metabolisme tinggi, contoh pada: otak (86%), ginjal (83%), kelenjar tiroid (82%), dan timus (81%).

- Kandungan air di dalam sel jaringan dengan aktivitas me- rendah misal pada: otot (75%), kulit (72%), kartilago (67%), tendo (68%), dan tulang & gigi (20%).

- Di dalam sel, air berada dalam keadaan bebas (air bebas) 95% yang digunakan untuk aktivitas metabolisme sel, sedangkan dalam keadaan terikat 5% berikatan dengan hidrogen pada molekul protein, asam nukleat, dll.

Page 7: Komponen Biokimia Sel

Fungsi air Air dlm sel mempunyai arti sangat penting karena hampir semua

proses fisiologi dan reaksi-reaksi kimia di dalam sel berada dlm medium air.

Beberapa fungsi air dalam sel antara lain berperan : 1). Sebagai pelarut - Di dalam air banyak sekali zat-zat tau substansi yang dapat larut. Di dalam air, garam-garam akan berionisai, sehingga lebih mudah bereaksi. Demikian pula molekul organik yang lebih besar di dalam air akan membentuk koloid atau dispersi, sehingga akan lebih mudah kontak dengan ion-ion atau senyawa lain untuk bereaksi. - Bahan metabolit yang diperlukan sel dalam keadaan larutan, demikian pula bahan buangan dikeluarkan dlm bentuk larutan.

Page 8: Komponen Biokimia Sel

- Air sebagai pelarut yang baik, karena air merupakan molekul

yang polar, yaitu molekul yang mempunyai ujung-ujung yang

bermuatan positif dan negatif.

- Sifat air yang polar akan mudah berintegrasi dengan molekul

yang lain.

2). Sebagai pengatur suhu

Dengan adanya air, maka perubahan drastis dapat dicegah.

Hal ini karena air mempunyai kalor yang rendah (kalor air=1).

3). Menjaga keseimbangan elektrolit Hal ini berhubungan erat dengan reaksi-reaksi enzimatik, tekanan osmosis sel, dan pengaturan pH (pH air netral) .

Page 9: Komponen Biokimia Sel

4). Penting dalam proses hidrolisis dan oksidasi, karena proses kimia ini merupakan proses yang fundamental dari kehidupan sel.

5). Air mempunyai sifat-sifat yang cocok, baik dilingkungan dalam sel sendiri, maupun di lingkungan luar sel misalnya, sifat transparansi terhadap cahaya, sehinggamisalnya, sifat transparansi terhadap cahaya, sehingga suatu kloroplas dari suatu organel sel pada fotosintesissuatu kloroplas dari suatu organel sel pada fotosintesis akan mudah mengabsorbsi cahaya .akan mudah mengabsorbsi cahaya .

Page 10: Komponen Biokimia Sel

Garam dan ion - Garam-garam dalam sel akan berdisosiasi membentuk anion dan kation. Ion-ion tsb penting untuk mempertahankan

tekanan osmosis dan pengaturan asam-basa (pH) di dalam sel.

- Jika konsentrasi ion dalam sel bertambah, maka tekanan osmosis meningkat dan air akan masuk lebih banyak.

- Konsentrasi ion-ion tertentu di dalam sel biasanya berbeda dengan konsentrasi di luar sel, sebagai contoh : . Konsentrasi K+ dan Mg++ di dalam sel lebih tinggi, sedangkan Na+ dan Cl + lebih pada cairan intersisial . Ion Ca ++ terdapat dalam sirkulasi darah dan di dalam tulang berikatan dengan fosfat dan karbonat membentuk kristal yang keras.

Page 11: Komponen Biokimia Sel

- Fosfat (H2PO4- atau HPO42-) banyak terdapat di dalam plasma darah sebagai ion-ion yang bebas, berfungsi sebagai stabilisator pH plasma dan cairan jaringan lain.

- Fosfat yang berikatan dengan molekul lain membentuk fosfolip[id, fosfoprotein, gula-fosfat, dan nukleotida.

- Ion-ion lain yang terdapat dalam sel-sel jaringan ialah sulfat, karbonat, bikarbinat, dan asam-asam amino.

- Ada juga mineral-mineral tertentu yang ditemukan dalam bentuk bukan ion, misalnya ion Fe berikatan dengan porfirin membentuk hemoglobin, atau berfungsi sebagai kofaktor pada enzim-enzim katalase, sitokhrom oksidase, dll.

Page 12: Komponen Biokimia Sel

Senyawa organik

Protein

- Di dalam sel terkandung protein 10% – 20%, umunya mengandung unsur C, H, O, N, S, sedangkan unsur P, Fe, dan Zn kadang-kadang saja. Jika protein dihidrolisis akan terurai menjadi asam-asam amino.

- Umumnya protein hanya dapat tahan pada suhu dan pH tertentu. Jika meliwati batas tadi, protein akan hancur disebut denaturasi, misalnya telur direndam di air panas putih telurnya jadi keras struktur tertier telur hilang.

Page 13: Komponen Biokimia Sel

- Di dalam sel, protein berperan penting ikut membentuk komponen struktural maupun non-struktural sel. Protein yang struktral umumnya berbentuk serat (fibrosa) yang tak larut dalam air atau larutan garam lainnya aktin dan miosin pada otot lurik, keratin dan kolagen di jaringan penyambung.

- Protein non-strukturil umumnya berbentuk globular (gelang) dan mudah larut dalam air atau larutan garam lainnya misalnya: enzim, albumin, plasma protein, dll.

Page 14: Komponen Biokimia Sel

- Protein mempunyai fungsi bermacam-macam, antara lain sebagai :

1). Katalisator - misalnya enzim. 2). Regulator - misalnya insulin atau histon. 3). Alat transport - misalnya plasma protein. 4), Pertahanan tubuh/imunitas - antibodi/gama globulin. 5). Racun - misalnya toksin atau histamin. 6). Motilitas - mialnya flagella. 7). Bahan struktural / penunjang – misal jaringan kolagen.

- Protein dapat bergabung dengan senyawa lain yang bukan protein menghasilkan senyawa “ conjugated protein “ atau protein majemuk koenzim.

Page 15: Komponen Biokimia Sel

Denaturasi protein

Adalah kerusakan protein, sehingga protein kehilangan sifat aktivitas biologinya yang spesifik. Denaturasi dapat terjadi karena pemanasan atau pengaruh luar , seperti pengaruh asam dan basa. Protein yang telah mengalami denaturasi dapat kembali seperti semula renaturasi

- Pada peristiwa denaturasi, molekul protein dpt mengalami :

. Desosiasi karena ikatan hidrogen atau ikatan peptida putus.

. Denaturasi dapat bersifat reversibel atau irriversibel.

Dalam hal ini, jika kondisi menjadi lebih baik, maka akan kembali

seperti keadaan sebelum reversibel. Pada irriversibel, tak bisa

diperbaiki, sebab protein terkoagulasi.

Page 16: Komponen Biokimia Sel

Karbohidrat

- Terdiri atas atom C, H, O sumber energi untuk hewan dan tanaman

- Tanaman berhijau daun CO2 + H2O (sinar matahari + klorofil) = gula

- Klasifikasi : Monosakarida Mis. Pentosa: Ribosa pd RNA & deoxyribosa

pada DNA.

Disakarida Mis. Sukrosa, laktosa.

Polisakarida Mis. Selulosa, glikogen.

- Di samping itu terdapat pula conyugated karbohidrat :

Misalnya : Glikoprotein, antara karbohidrat dengan protein.

Glukosamin, antara karbohidrat dengan aminonitrogen

misalnya pada chitine.

Heparin, antara karbohidrat dan sulfur (untuk antikoagulasi).

Page 17: Komponen Biokimia Sel

- Ditinjau dari fungsinya di dalam sel, karbohidrat dapat dibedakan menjadi 2 golongan :

1). Karbohidrat cadangan , seperti pati /amilum dan

glikogen yang berupa polimer dari monosakarida

membentuk polisakarida, (seperti pati sbg bahan

cadangan pada tanaman dan glikogen pada hewan).

2). Karbohidrat struktural , yaitu karbohidrat yang

membentuk senyawa seperti selulosa & chitin.

Page 18: Komponen Biokimia Sel

Lipid

Lipid atau lemak mempunyai arti biologis yang penting, yaitu :

1). Lemak netral , yaitu ester gliserol dan asam lemak banyak

terdapat pada minyak kelapa, minyak kacang, dll.

2). Golongan steroid , yang terpenting dari golongan ini, yaitu kholesterol, terdapat hampir di semua sel hewan, terutama dalam jaringan-jaringan saraf. Golongan steroid lain yang penting, misalnya : Vitamin D, hormon seks, asam empedu.

Ciri khas golongan steroid yaitu mempunyai gugus inti yang disebut Siklopentano perhidro fenantren .

3). Lemak majemuk, lemak yang berkonyugasi dengan senyawa bukan lemak, yaitu fosfolipid (dengan asam fosfat), seperti lecitin (dalam putih telur), hati, dan plasma darah .

Page 19: Komponen Biokimia Sel

Asam Nukleat

- Penting sebagai materi genetika DNA atau RNA

- Asam nukleat (AS) mulai dari virus sampai tanaman sama susunannya.

- AS jika dihidrolisis gula (ribosa, deoxyribosa), basa nitrogen (purin &

pirimidin), dan asam fosfat ketiga gabungan tersebut dinamakan nukleotida = DNA / RNA molekul yang sangat penting dalam organisme hidup (materi genetika).

- Gula dengan basa nitrogen dikenal dengan nukleosida.

- Purin adenin (A) & guanin (G); Pirimidin timin (T) & cytosin (C).

- A, G, T, C terdapat pada moleku DNA, pada molekul RNA T diganti U.

- Double helix 2 rantai polinukleotida dihubungkan 2 basa nitrogen.

- Arah perjalanan kedua rantai polinukleotida berlawanan 5' ke 3' dan

yang lain 3' ke 5' .

- Kedua rantai tidak identik, tetapi saling berkomplementasi A-T; G-C .

- Jarak antara satu nukleotida pada ds DNA = 3,4 A ; sedangkan satu

putaran terdiri dari 10 nukleotida = 34 A ; diameter DNA = 20 A .

Page 20: Komponen Biokimia Sel

Mempelajari sel

. Dalam keadaan hidup :

- Dengan menggunakan berbagai macam mikroskop. - Diperlukan medium dan suhu yang cocok & konstan . - Pewarnaan vital : biru metilen, merah netral, tripan biru (semuanya mewarnai sitoplasma), dan Janus hijau (khusus untuk mewarnai mitokondria). - Diperlukan biakan sel, biakan jaringan (menyebar keluar), dan biakan organ (perkembangan tetap di dalam).

Mempelajari sel dalam keadaan hidup tidak banyak yang dapat kita pelajari - mengapa ?

Page 21: Komponen Biokimia Sel

. Dalam keadaan mati

Lebih dahulu dilakukan fiksasi , tujuannya ialah: - Mematikan jaringan dengan cepat agar struktur jaringan tak berubah. - Mengeraskan jaringan agar: mudah dipotong agar tahan pada larutan hipotonis/hipertonis, membantu diferensiasi optik optik artinya dengan

fiksasi, maka bagian-bagian sel akan mudah dibedakan larutan fiksasi bersifat mordant .

- Berbagai macam fiksatif, antara lain: metanol, etanol, formaldehid (untuk jaringan tipis), larutan2 Bouin, Zenker, Carnoy, Helly (untuk jaringan yang tebal), fiksasi OsO4 (Osmium tetra oksida) dipakai u/ pemeriksaan

dengan mikroskop elektron.

- Pewarnaan biasanya berupa larutan garam (asam, atau basa). . Zat warna bersifat basa basanya mengandung zat warna, misalnya hematoksilin. . Zat warna bersifat asam asamnya mengandung zat warna, misalnya eosin.

Page 22: Komponen Biokimia Sel

Pewarnaan khusus :

1). DNA (pewarnaan nukleus) pewarnaan Feulgen yang terdiri dari 2 tahap, yaitu : a). Hidrolisis sel dengan HCl 1 N (550 C) RNA sel hancur tinggal DNA basa purin dilepas gugus aldehid .

b). Gugus aldehid + zat warna Schiff berwarna merah

2). RNA Sel diberi enzim DNA-ase DNA sel hancur diwarna dengan pironin – metil hijau RNA berwarna merah.

3). Polisakarida (dengan zat warna PAS/ Periodic Acid Schiff) : a). Oksidasi sel polisakarida melepaskan gugus

aldehid

b). Gugus aldehid + PAS merah / ungu tua akrosom.

Page 23: Komponen Biokimia Sel

Fraksionasi

- Jaringan dihancurkan (homogenizer), kemudian ditambah sukrosa (0,25 N) diputar dengan ultrasentrifugasi pada beberapa tingkat kecepatan untuk memperoleh endapan bagian-bagian sel.

- Pada kecepatan 700 g selama 10 menit Inti , lalu supernatan yang berisi organel lainnya diputar lagi dengan kecepatan 5000 g – 24000 g selama 10 menit mitokondria . Pada kecepatan 5000 g selama 60 menit mikrosom (membran sel, ribosom, retikulum endoplasmik).

Page 24: Komponen Biokimia Sel

Spodografi Jaringan dibakar sampai menjadi abu, kemudian diperiksa dengan menggunakan mikroskop lapangan gelap.

Radio-otografi Cara ini lebih moderen dan sering digunakan di laboratorium sitokimia, misalnya untuk menentukan waktu sintesis protein, DNA, RNA, waktu pembelahan sel, dll.

Digunaan :

- Medium pembiakan, untuk membiakan sel / organ.

- Timidin - H3 (radioaktip), untuk menentukan waktu sintesis DNA.

- Uridin - H3 radioaktip, untuk menentukan waktu sintesis RNA.

- Asam amino - H3, untuk menentukan waktu sintesis protein. - Emulsi (AgBr), berfungsi sebagai kertas film.

Page 25: Komponen Biokimia Sel

Terima kasih