ORGANISASI SEL (The Organization of Cells)(BBC: K2-K4)

Riyanto Sinaga, S.Si, M.Si

STRUKTUR DAN FUNGSI SEL:

Suatu massa protoplasma yang dibatasi oleh cell

membrane serta mempunyai nukleus

A cell is the basic, living, structural and functional unit of the body.

Suatu benda disebut hidup bila:

• Mempunyai membran plasma• Mengandung bahan-bahan genetika• Mampu menyelenggarakan sintesa

protein

Sel ada dua jenis:1. Prokaryotik:

- Inti tidak jelas (membran inti tidak ada)- Ada nukleoid yang mengandung DNA- Dalam sitoplasma ada ribosom

2. Eukaryotik:- Inti jelas- Bentuk bisa:~ tetap: spermatozoa, sel syaraf,

eritrosit, epitel~ berobah-obah: lekosit, amuba

Prokaryotic cell (Bacteria)Simple organization

• Primitive cytoskeleton• Bacterial flagella• Generally smaller in size

(than an eukaryotic cell)

Eukaryotic cell organization - Animals

Eukaryotic cells have a nucleus and many other organelles with specialized functions

Every Eukaryotic cell has three main parts:

Plasma (cell) membrane - separates inside of cell from external environment.

Nucleus – organelle that contains the cell’s DNA and is surrounded by a double membrane.

Cytoplasm – everything from the nuclear membrane to the plasma membrane

7

Cytoplasm refers to cytosol plus organelles and inclusions. cytosol - contains proteins, enzymes, nutrients, ions, and other small moleculesorganelles - highly organized structures with

characteristic shapes that are specialized for specific cellular activities.

inclusions - are temporary structures in thecytoplasm that contain secretions and storage products of the cell.

8

Electron MicrographElectron Micrograph

(Exists during cell division)

(?)(?)

Ukuran sel:

- Besar sel 10 u = 0,01mm- Bentuk sel berbeda-beda sesuai

fungsi:- sel syaraf: kurus & panjang- sel otot: panjang tetapi dapat

berkontraksi dalam satu arah- sel penunjang: mempunyai dinding tebal

12

13

Various cell types; shape, size, intracellular organizations, polarization Various cell types; shape, size, intracellular organizations, polarization – Functions– Functions

These three cells all belong to “Intestinal Epithelial Cell” groupsThese three cells all belong to “Intestinal Epithelial Cell” groups

Small Intestine (Absorptions)

Pancreatic Acinar cell (Digestive enzyme

production)

Liver Hepatocyte(Metabolism, protein

production, Bile secretion etc)

Sel merupakan satuan:

1. Struktural2. Fungsional3. Pertumbuhan & perkembangan4. Regenerasi5. Faktor hereditair

Aktivitas vital sel:

1. Motilitas & mobilitas2. Irritabilitas:mechanic, theramic,

chemic, photic, electric3. Metabolisme:anabolisme &

katabolisme 4. Reproduksi: - mitosis, indirect

- meiosis, amitosis, direct

Sel

Cellmembrane

Isi sel

sitoplasma

nukleus

organel

inclusion

Selubung sel:Terdiri dari molekul karbohidrat yang komplex, tapi inipun tergantung dari jenis sel seperti:

- Epitel: Molekul glikoprotein dan polysacharida

- Muko usus: Molekul MucinSelubung sel ada yang disebut glikokalix yang dihasilkan oleh sel itu sendiri yaitu: Ret. Endoplasma dan App. Golgi

Fungsi glikokalix:

1. Proses filtrasi bahan yang masuk & keluar sel

2. Memelihara membran plasma dan lingkungan sekitar sel

3. Mengandung enzym-enzym sesuai fungsi sel

4. Turut berperan dalam menentukan sifat antigenitas sel

Teori tentang susunan membran plasma:• Leaflet Theory ~ lapisan• Globular Theory ~ bola yang

berderetkedua bentuk ini dapat bertukar tergantung kebutuhan

Sifat membran plasma:• Tidak melewatkan makro molekul ~

protein tetap didalam sel• Mampu menjaga keseimbangan

elektrolit• Mengadakan transportasi aktif• Transportasi air• Dapat dilalui oleh zat yang larut dalam

lipid• Mengadakan invaginasi ~ pada

fagositosis & pinositosis

Proses keluar masuk sel ada 4:

1. Difusi 2. Osmosis3. Transportasi aktif4. Endositosis fagositosis, pinositosis

Differensiasi membran plasma:

• Epitel saluran pencernaan ~ mikrovilli

• Saluran pernafasan ~ silia• Spermatozoa ~ ekor

Organel dibagi 2 jenis:• Aktif dlm metabolisme sel:

- ribosom- mitochondria- retikulum endoplasma- apparatus golgi- lisosom- vacuola

• Tidak aktif:- sentriol- mikrotubuli- fibril- mikrobodi

ORGANELS1. Ribosom

• Struktur terkecil• Terdiri dari RNA + protein• Fungsi: sintesa protein• Lokasi: pd dinding endoplasmic

reticulum jenis granular

Ribosom • Tersusun sbg

poliribosom• Dijumpai berikatan

dengan ER kasar atau mengapung bebas dalam cytosol.

• Fungsi: sintesa protein• Berisi RNA yg td 3

jenis:- M-RNA

- T-RNA- R-RNA

2. Endoplasmic Reticulum

Berhubungan dengan membran inti (nuclear).Ruangan di dlmnya ada 3 jenis:1.Sisterna ~ gepeng berlapis-lapis yg

saling berhubungan 2.Tubular ~ berbtk saluran3.Vesikuler ~ seperti gelembung

Ada 2 jenis:•Granular (rough endoplasmic reticulum)~ banyak ribosom : produced protein•Agranular/halus (smooth endoplasmic reticulum) ~ berperan pada metabolisme (catabolism) lipid, steroid, polisacarida.

Sistem Endomembran RER & SER

Rough Endoplasmic Reticulum (RER)•Protein dibuat pada ribosom RER adalah segregasi dari sitoplasma dan dapat dimodifikasi secara kimiawi.Smooth Endoplasmic Reticulum (SER)•Smooth/halus terlihat karena tidak ada ribosom , tidak ada sintesis protein•Sintesis lipid dan metabolisme lemak (fat), secara kimiawi dibentuk dalam molekul kecil masuk ke dalam sel•Tempat hidrolisis glikogen (liver) dan sintesis steroid (sel otot; cadangan ion Ca2+ )

Membrane ER bersambungan dengan membran inti (nuclear membrane)

3. Golgi Apparatus

Zat dari Endoplasmic Reticulum ~ Golgi.App dimana dirobah menjadi:

• Granules sebelum dikeluarkan dari sel• Dirangkaikan dengan hydrat arang• Membentuk polisacarida komplex seperti: • Mucus• Lisosom• mengganti dinding sel yang hilang

Cont. :Apparatus Golgi

Ada 3 btk:• Saccular ~immature/forming face

~mature face

• Vesikel sekretorik• Makro vesikel=transfer vesikel• Fungsi:

– Transportasi protein keluar sel– Membentuk lipoprotein dlm hati– Memelihara membran plasma

Sistem Endomembran golgi apparatus

- Receives proteins, lipids and other molecules from the ER via transport vesicles and chemically modifies them- Concentrates, packages and sorts proteins before being sent to their cellular or extra cellular destinations- Synthesizes some polysaccharides for plant cell walls

Sorting, modificationsand concentration inprotein synthesiscis Golgi Network cis Golgi trans Golgi TGN (Trans-golgi Network)Each compartment isnot continuous to thenext one.

4. Mitochondria (powerhouse of the cell)

• Berfungsi ~ Respirasi…….> energy (ATP)• Mengandung kristae utk memperluas

permukaan• Dinding mirip dinding sel (double

membrane)• Berisi banyak jenis enzym• Memiliki strand DNA sendiri.• Sumber energi utama: hidrat arang, lipid,

bila sudah menipis baru protein

• They are enclosed by an outer membrane and an inner membrane that folds inward to form cristae

• The matrix contains several of the enzymes required for cellular (Contains DNA (in the matrix) for some of its own components. This DNA is strictly maternal (from oocyte)

• respiration, as well as ribosomes and DNA (ATP synthesis ; Amino acid metabolism)

5. Vacuola

• Terjadi karena dinding sel melekuk ke dalam

• Berisi: bahan makanan, bahan sisa, gula, pigmen

• Fungsi: menimbun bahan sebelum dikeluarkan dari sel serta mempertahankan tekanan intraseluler

6. Lisosom

• Bentuk bulat/oval berisi enzym hidrolitik yg dibuat oleh ribosom

• Tempat pembuangan sisa/sampah sel

• Berisi enzim/lisozim untuk merombak:- polisacarida- protein- asam nukleat

Lisosom

• Bentuk bulat/oval berisi enzym hidrolitik yg dibuat oleh ribosom

Sistem Endomembrane lisosom

• - Sites for the breakdown of food and foreign objects ingested by the cell

• - A primary lysosome, containing digestive enzymes, fuses with phagosome, containing food, to form a secondary lysosome

INCLUSION

1. Lemak: cadangan makanan2. Yolc: cadangan makanan3. Pigmen: tersebar diseluruh tubuh al:

- melanin: kulit, rambut- hemoglobin: eritrosit

4. Butir sekresi

Sifat fisiologi sitoplasma sehubungan dengan fungsi sel adalah:• Irritabilitas ~ sel syaraf• Konduktivitas ~ sel syaraf• Kontraktilitas ~ sel otot• Absorbsi & assimilasi

absorbsi ~ epitel ususassimilasi ~ sel hati

• Ekskresi & sekresiekskresi ~ tubuli ginjalsekresi ~ semua sel kelenjar

• Respirasi• Pertumbuhan dan perkembangan

Bahan kimia dalam sel:

• Anorganik: air(95%), ion, mineral• Organik: protein 10-20% lipid 2-3%

Nukleus / Inti :• Fungsi: kontrol aktivitas sel• Jumlah: satu• Bentuk: bulat atau oval• Berisi: DNA code dalam bentuk kromosom dan

enzim yang merupakan copy DNA pada membrannya.

• Berhubungan erat dengan sitoplasma• Bentuk:

- discoid ~ sel gepeng- elipsoid ~ sel silinder- elongated ~ smooth muscle- segmented ~ netrofil- crescented ~ monosit

Polynuclear: striated muscle, osteoblast, sel saraf

Lokasi inti ditengah, kecuali pada sel kelenjar ~ basal

Bagian-bagian inti:

• Double Membran inti (nuclear envelope).

• Nukleolus (anak inti)• Kromatin• Karyolimfe/karyoplasma

1. Membran inti:

• 2 lapisan yg diantarai celah ~ spatium perinuclearis

• Lapisan luar berhubungan dgn Reticulum endoplasma

• Lapisan dalam ditempeli butir kromatin

• Porus nuklearis ~ 10% dari permukaan membran

2. Nukleolus:• Lebih besar dari butir kromatin• Jumlah satu/lebih ~ menempel pd

membran inti• Bagian/pars: granulosa, fibrilosa, amorf• Tak mempunyai membran• Isi/kandungan: protein• RNA banyak, DNA(-)• Fungsi: - pembuatan protein

- sintesa protein- dikontrol oleh kromosom-organizer

3. Karyoplasma /karyolimfe

Lebih kental dari sitoplasma dan berisi kromosom

4. Kromatin Dijumpai butir berwarna gelap• Perifereal kromatin ~ menempel pd

membran inti• Kromatin island/kromatin granul

/kromatin partikel ~ membentuk pulau-pulau di bagian tengah inti

• Nukleolus Associated Chromatin(NAC) ~ kromatin yg mengelilingi anak inti

Ada 2 jenis kromatin:

• Hetero kromatin/condensed kromatin ~ butir-butir yg mengikat warna = heteropiknotik positif

• Eukromatin/extended kromatin ~ tdk bergelung = heteropiknotik negatif

Kromosom:Kromosom td: DNA + Histon (protein)Fungsi: pusat kontrol selJumlah: biasanya satu, tetapi

bisa 2 ~ binucleated banyak ~ multinucleated

Bentuk: bulat/lonjong bisa: elongated crescented ~ monosit segmented ~ neutrofil

Dalam kromosom: RNA 12%, DNA16%, protein 72%

• Di dalam inti• Bersifat sebagai pembawa sifat• Bagiannya:

- tengah ~ sentromer/kinetokor- lengan ~ telomer

Heterokromatin ada 2:

• Fakultatif: salah satu kromosom bersifat eukromatik

• Konstitutif: ke 2 kromosom bersifat heterokromatik

Letak sentromer dalam kromosom:• Telosentrik• Akrosentrik• Submetasentrik• Metasentrik

Jumlah kromosom berbeda pd makhluk hidup, tapi jlhnya dlm setiap sel tetap, perobahan jlh kromosom ~ kelainan pertumbuhan/perkembangan

Vakuola

• Berasal dari Ret.end ~ kecil isi protein/enzym

• Berasal dr app.golgi yi vesikel sekretorik ~ isi enzym hidrolitik ~ menjadi lisosom

• Berasal dr lisosom ~ sitolisosom & badan multivesikuler

• Dinding sel melekuk ke dlm ~ pd proses fagositosis & pinositosis

Sentriol

• Berperan pd pembelahan sel• Td 9 set triplet tubuli

Mikrotubuli

Fungsi:• Gerakan silia/flagela• Pembelahan sel• Btk pipa panjang• Tdd protein (tubulin)

Mikrobodies

• Bentuk bulat, isi enzym peroxida, disebut peroxison

Inclusions • Cadangan makanan: -hidrat arang ~ glikogen

-lipid• Butir sekresi dibuat di ribosom ~ ret.end ~ app.golgi. Tdk

dibiarkan bebas krn dpt merusak sitoplasma• Pigmen

– Endogen ~ di dlm sel:• myoglobin, • melanin, • lipofusin, • bilirubin

– Exogen ~ dlm sitoplasma tapi berasal dr luar sel: • debu arang ~ antrakosis• Silikat ~ silikosis• Logam• karotenoid

Sel ~ Jaringan ~ Organ ~ Individu

Pd tubuh ada 4 jenis jaringan:• Epithel• Connective tissue• Muscular/contractile tissue• Nervous/conductive tissue

Epithel

• Sifat: jar. Antar sel (-)• Fungsi:

– Pelindung: kulit, mukosa– Kelenjar: enzym, hormon– Penyerapan: usus halus– Sensory: retina, organ corti– Germinal: gonad

Struktur:• Squamous:

-simple: alveoli, kapiler-stratified: kulit, mukosa

• Cuboidal• Columnar:

-simple: tractus digestivus-stratified: trachea-permukaan ciliated-pigmented: iris, retina-kelenjar: goblet cell

-Pseudostratified columnar ciliated ep: trachea & tractus urinarius

-Transitional ep: bola mata

Connective tissue ~ ada jaringan antar sel:• True connective tissue• Cartilage• Bone• Vascular tissue

True connective tissue:

• Dense: -fibrous/collagen ~ ligament -elastic ~ arteri

• Loose:-mucoid ~ gelatine-areolar ~ serat-adipose ~ serat+fat-limfoid retiformic ~ limfosit+serat-reticular ~ sel jenis lain

Cartilage

• Elastic: epiglotis• Hyaline: cuping hidung• Fibrous: discus intervertebralis;

pinggiran mangkok sendi

Bone td bagian:

• Compact ~ osteoblast• Spongious ~ osteoclast• Jenis tulang:

- panjang- pendek~berkelompok: carpalia,

tarsalia- pipih~pelindung organ:

cranium, sternum, scapula, coxae- irregular: wajah, vertebra- sesamoid: patella

Vascular tissue:• Blood: -cells

-plasma: -albumin-globulin-fibrinogen

Eritrosit bila mati ~ HB keluar ~ difagosit oleh sel hati & limfeDlm hati HB jd:-Hemosiderin dlm sel hati-Bilirubin dlm empedu-Biliverdin ~ dikeluarkan melalui

urine & feces sbg urobilin

• Limfe: -cell ~ limfosit

Contractile tissue:

• Smooth/involuntary muscle• Striated/voluntary/skeletal muscle• Cardiac muscle ~ syncitium

Nervous tissue:

• Neuron• Axon• Dendrite

Sel: unipolar, bipolar, multipolarsyaraf: motorik, sensorik, association

- Nodes of ranvier: syaraf dibungkus oleh medullary sheath secara interval

- Non medullated: hanya ada neurolemma~ pada syaraf sympathis invertebrata~ neuroglia

Pertumbuhan selTerjadi pd interfase setelah tercapai ukuran max ~ mitosisInterfase: • G1: sintesa RNA, kemudian protein

waktu: 3-4 jam, bisa beberapa hari• S: sintesa DNA, waktu 7-8 jam• G2: second GAP, 2-5 jam• Mitosis: -karyokinesis

-sitokinesis

Mitosis dibagi atas 2 fase:

1. Mitosis2. Interfase (persiapan)

Interfase terbagi 3:• Tahap G1 ~ GAP (prosintesis)

Terjadi transcription dan translation ~Protoplasma sel, lamanya: 40% = 8 jam

• Tahap S ~ sintesa DNA (duplication)lamanya: 30% = 6 jam

• Tahap G2 ~ penyelesaian G1lamanya: 20% = 4,5 jam, disusul fase mitosis lamanya 1 jam- profase: kromatin ~ kromosom- metafase: pemisahan di equator sel- anafase: kromosom membelah- telofase: pembelahan sel

1. Profase

• Sentriol membelah dan menuju kutub diikuti mikrotubuli yg mengelilingi sentriol ~ Aster

• Mikrotubuli menghubungkan kedua sentriol ~ spindle

• membran inti hilang• nukleolus hilang• Kromatid ~ jadi kromosom

2. Metafase

• Kromosom tersusun di equator sel dan dihubungkan oleh kromosomal fibers ke kutub.

• Mulai terjadi pemisahan

3. Anafase

• Kromosom bergerak ke kutub karena fibers memendek, membran plasma mulai berbentuk lonjong

4. Telofase

• Terbentuk membran inti• Terjadi pemisahan sitoplasma• Kromosom bersifat diploid

selanjutnya sel akan mengalami pertumbuhan

Differentiation/spesialisasi:

Perobahan sel dari multipotent ~ unipotent yg sifatnya permanent. Bila perobahan sementara ~ kembali ke semula disebut modulation.

Penyebabnya:

1. Intraseluler

• Sel otot mengandung aktin dan myosin serta banyak mitokondria sbg sumber energi

• Sel kelenjar mengandung endoplasmic retikulum yg granular dan alat golgi yg besar

• Sel epitel kulit ~ keratin• Sel syaraf berbtk panjang, langsing & halus

utk mengalirkan rangsang dan diujungnya dihasilkan zat Neurotransmitter

2. Extraseluler

• Pembentukan serat extraseluler oleh sel fibroblast jaringan ikat & jaringan penunjang

Tahap differensiasi:1. Zygote ~ ovum yg telah dibuahi2. Blastula, sudah berdifferensiasi, membentuk:

epidermis, syaraf, notochord, mesoderm, endoderm

3. Gastrula, disini sudah terbtk 3 lapis benih, yakni ektoderm, mesoderm dan endoderm

4. Tubulasi, ke3 lapis benih sdh berbtk massif & berongga, epidermis sdh melingkupi permukaan tubuh, bag syaraf yg depan: otak; yg belakang: syaraf punggung; bag endoderm: mukosa sal pencernaan; bag mesoderm; otot, alat visera /dalam & rongga tubuh

5. Organogenesis, differensiasi disini lebih spesifik lagi. Sdh terbtk seluruh alat tubuh & jenis jaringan secara lengkap.

Penyebab differensiasi:1. Intrinsic:

-nukleus ~ kromatin/gen-citoplasma:-enzim

-kadar elektrolit & metabolit -komposisi suatu organel

2. Extrinsic:-suplai bahan metabolit & elektrolit-gas pernafasan-gravitasi-suhu-sinar-pH-posisi sel: hormon

Dedifferensiasi: • Sel yg telah berdidefferensiasi, bila mitosis tetap jd sel yg

unipotent, makin tinggi differensiasi ~ makin sulit utk bermitosis

• Sel syaraf & otot jantung, mitosis (-)• Sel hati, ginjal & pankreas, mitosis (+)• Otot lurik & otot polos, • Luka kecil, mitosis (+)• Luka besar, diisi jaringan ikat

Dedifferensiasi perlu utk penyembuhan &mengganti bag tubuh yg hilang/lepas.

Akibat differensiasi ~ senescence ~ umur sel terbatas

Pembatasan umur terkandung dlm nukleus/kromatin, sebab:1. Metabolisme ~ pengeluaran panas2. Ampas metabolisme menumpuk karena diluar

sel terbtk collagen ~ kelenturan berkurang3. Banyak bag yg aus ~ metabolisme jd

lemah/salah4. Rentan thd sinar uv5. Kemampuan kelenjar endokrin menurun6. Kekeliruan biokimia sel

- informasi genetis salah- sel jd lemah/rusak

7. Banyak timbul auto-antibodi ~ saling menyerang

Ciri sel jadi tua:

• Mengandung lipofuskin yaitu ampas metabolisme

• Sel kelenjar berisi kristal akibat ampas metabolisme menumpuk & memadat akibat: -nukleus piknotis

-karyolisis-karyorhexis

Manfaat kematian:

1. Metamorfose; transisi dr btk embryo ~ btk tetap/dewasa (berudu-kodok, ulat-kupu)

2. Perupaan; matinya bagian-bagian tertentu seperti pemb.darah ke placenta, jari lengket

3. Pembuangan; sisik rontok, kulit berganti

Dalam alam kita kenal dua jenis makhluk hidup:

• Autotrof:H2O & CO2 di alam ~ glukosa dgn pertolongan sinar matahari

• Heterotrof ~ sumber energidari bermacam makanan yg telah disintesa autotrof.Contoh heterotrof adalah manusia & hewan

Energi digunakan utk:

1. Sintesa molekul baru di dlm sel2. Perubahan/gerakan dlm sel seperti

pembelahan, kontraksi otot, dll3. Transportasi aktif dlm membran sel4. Memelihara membran potensial dari sel5. Dlm sekresi sel

Transformasi energi:Energi yg diperoleh dari makanan ~ dirobah menjadi energi utk kebutuhan-kebutuhan

tsb.