Biologi Sel-Sejarah dan Perkembangan Sel

Uncategorized
Wishlist Share
Share Course
Page Link
Share On Social Media

About Course

Sorry, but you do not have permission to view this content.
Show More

Course Content

PERAN BIOLOGI DALAM PENDIDIKAN KEDOKTERAN
Biologi sel adalah salah satu cabang ilmu biologi yang dengan cepat mengakumulasi pengetahuan tentang mekanisme kehidupan yang mendasar dan sistemik. Nilai sosial dan hubungan biologi sel dengan kehidupan individu meningkat. Manusia menjadi target penelitian biologi sel modern. Manusia berhubungan dengan alam sekitarnya. Hubungan ini tidak hanya bersifat historis. Bahkan saat ini, dalam rutinitas sehari-hari, manusia berhadapan dengan aspek biologis dari keberadaannya. Manusia mengubah alam, tetapi pada saat yang sama, alam juga mengubah manusia. Pola hubungan ini mencerminkan kondisi kesehatan manusia. Biologi sel kedokteran adalah bahasan tentang perkembangan sel dalam dunia medis dan genetika umum. Oleh karena itu, hal yang sangat diperlukan adalah memperhatikan aspek medis dari materi yang akan disajikan. Pembelajaran akan kehidupan manusia dilakukan secara luar biasa dengan melihat tingkat pengaturan kehidupan. Hal ini memungkinkan untuk menunjukkan hubungan yang erat antara biologi sel dan disiplin ilmu kedokteran yang lain. Bagian “Tingkat pengaturan kehidupan molekuler - genetik” dikhususkan untuk mempelajari materi genetik dari bentuk-bentuk non-seluler pada sel prokariotik dan eukariotik, karakteristik asam nukleat, proses sintesis asam nukleat, pewarisan pengkodean informasi. Bagian “Tingkat pengaturan kehidupan sel” menganalisis sel sebagai sistem terbuka dengan zat, informasi, dan aliran energi. Selain itu juga akan membahas tentang perkembangan sel yang didasarkan pada teori sel untuk kedokteran, dan masalah proliferasi sel. Bagian “tingkat organisasi kehidupan ontogenetik” diarahkan untuk mempelajari proses-proses reproduksi makhluk hidup, reproduksi manusia, aspek-aspek etis dan yuridis dari gangguan reproduksi pada manusia. Prinsip-prinsip hereditas dan keanekaragaman ditulis dengan memperhatikan ciri-ciri khusus manusia. Pembelajaran biologi perkembangan diarahkan pada pemahaman prinsip-prinsip umum ontogenesis manusia, mekanisme homeostasis genetik, seluler, dan sistemik, aspek bioetika transplantasi jaringan dan organ tubuh. Dalam “Tingkat pengaturan kehidupan populasi-Spesies”, ciri-ciri struktur populasi umat manusia, polimorfisme genetik populasi umat manusia, dan aspek genetik dari kecenderungan berbagai penyakit somatik juga akan dijelaskan. Masalah beban genetik dan nilainya bagi umat manusia juga dibahas. “Tingkat pengaturan kehidupan biosfer” dikhususkan untuk masalah antropoekologi, khususnya, diferensiasi manusia ke dalam tipe-tipe adaptif. Aspek biologis dan sosial dari adaptasi manusia terhadap kondisi kehidupan juga dipertimbangkan untuk dibahas. Bahasan yang lainnya adalah tentang londisi “predpathology - pathology - compensation”, sebagai kondisi yang mungkin terjadi pada manusia. Aspek ekologi dari parasitisme juga dipertimbangkan. Kemampuan untuk memiliki racun dibahas sebagai fenomena ekologis. Pertanyaan-pertanyaan tentang etiologi, patogenesis dan gambaran klinis keracunan juga dipertimbangkan. Struktur materi yang disarankan dapat mencapai tujuan utama dari mata kuliah biologi sel kedokteran adalah mempelajari manusia sebagai makhluk biososial dengan penekanan pada ciri-ciri biologisnya. Hal ini sangat penting untuk pembentukan dasar pengetahuan dasar mahasiswa.

  • 1.1 BIOLOGI SEBAGAI ILMU PENGETAHUAN
  • 1.2 TINGKAT PENGATURAN KEHIDUPAN
  • 1.3 BIOLOGI DI ANTARA ILMU PENGETAHUAN
  • 1.4 PERAN BIOLOGI DALAM DUNIA KEDOKTERAN

ASAL USUL DAN KEHIDUPAN SEL
Banyak orang percaya bahwa alam, matahari dan bulan, bintang-bintang, bahkan manusia tidak pernah memiliki permulaan. Ada siklus eksternal yang tak berujung dari kelahiran, kehidupan, dan kematian yang terus berulang. Siklus eksternal ini tidak pernah dimulai dan tidak akan pernah berakhir, selalu dan akan selalu seperti itu, tapi ternyata anggapan itu salah. Setiap dan segala sesuatu memiliki asal mula. Jadi, alam semesta ini juga memiliki asal usul. Bagaimana alam semesta ini diciptakan? dan kapan alam semesta ini diciptakan? Pertanyaan-pertanyaan ini masih ada di benak banyak orang. Teori Big Bang memberikan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut. Sebelum momen ketika alam semesta dimulai, tidak ada apa-apa, namun selama dan setelah momen itu, ada sesuatu: alam semesta kita. Teori dentuman besar pada dasarnya adalah upaya untuk menjelaskan apa yang terjadi pada awal mula alam semesta kita. Miliaran tahun yang lalu, lebih dari 13 miliar tahun, tidak ada apa-apa: tidak ada materi, tidak ada energi, tidak ada ruang. Para ilmuwan membutuhkan cara untuk menjelaskan bagaimana segala sesuatu bermula? Dari mana asalnya? Apa yang terjadi? Meskipun ada beberapa teori tentang asal-usul alam semesta, namun teori Big Bang adalah teori yang paling umum karena tidak ada model lain yang dapat menjelaskan segala sesuatu di alam semesta. Teori Big Bang memang tidak sempurna, tapi ini adalah yang terbaik yang kita miliki. Pada tahun 1927, seorang ahli kosmologi Belgia dan seorang imam Katolik yang bernama Georges Lemaitre mengusulkan teori Big Bang. Teori Big Bang adalah teori yang menyatakan bahwa alam semesta berasal dari suatu masa antara 10 miliar dan 20 miliar tahun yang lalu dari pemuaian sejumlah kecil materi dengan kepadatan dan temperatur yang sangat tinggi.

PERKEMBANGAN MOLEKULER (STRUKTUR DAN ANALISIS DNA)
Saat itu, media massa sedang dihebohkan dengan kabar bahwa seorang motivator terkenal yang bernama Mario Teguh konon tidak mengakui dan menelantarkan anaknya yang bernama Ario Kiswinar. Laki-laki berusia 31 tahun itu merasa dia adalah anak dari Mario teguh dengan membeberkan sejumlah bukti yang meyakinkan seperti Akta Kelahiran, Kartu Keluarga, dan foto-foto bersama. Meskipun begitu Mario Teguh membantah dan menyatakan bahwa Ario Kiswinar bukan anak kandungnya, melainkan anak dari laki-laki lain yang lahir dari rahim mantan istrinya yang bernama Ariyani. Membicarakan bukti-bukti yang disodorkan oleh Ario, Mario menganggap bukti-bukti tersebut tidak dapat dijadikan acuan yang sah. Untuk itu, Mario Teguuh mengajak Ario untuk melakukan tes DNA. Pertanyaannya adalah apakah tes DNA dapat menjawab pertanyaan bahwa Ario Kiswinar adalah benar anak kandung dari Mario Teguh atau sebaliknya. Seberapa akuratkah tes DNA ini? DNA adalah singkatan dari Deoxyribonucleic acid yang merupakan materi genetik yang terdapat di dalam sel tubuh setiap orang yang diwariskan dari kedua orangtuanya. DNA tidak dapat dilepaskan dari pewarisan karakter kedua orangtuanya. Dengan kata lain, tidak terbantahkan bahwa orangtua mewariskan materi genetiknya kepada keturunannya. Setiap orang memiliki DNA masing-masing, sekalipun pada anak kembar. Oleh karena itu, jejak DNA seseorang dapat dikenali dengan akurat, termasuk jejak kedua orangtua yang mewariskan DNA nya kepada anak-anaknya. Ada banyak jenis uji DNA, namun salah satu jenis uji DNA yang dapat digunakan untuk menjawab permasalahan diatas adalah uji Parental, yaitu sebuah uji yang dilakukan untuk mengetahui jalur kekerabatan antara anak dengan ayahnya. Hingga saat ini, telah dijelaskan bahwa kromosom mengandung gen yang mengendalikan sifat fenotipik yang ditransmisikan melalui gamet kepada keturunannya di masa depan. Logikanya, gen harus mengandung semacam informasi yang, ketika diwariskan kepada generasi baru, mempengaruhi bentuk dan karakteristik setiap individu. Informasi tersebut disebut sebagai materi genetik. Logika juga menunjukkan bahwa informasi yang sama ini dengan cara tertentu mengarahkan banyak proses kompleks yang mengarah pada bentuk dewasa suatu organisme. Hingga tahun 1944, tidak jelas komponen kimiawi kromosom apa yang membentuk gen dan merupakan materi genetik. Karena kromosom diketahui memiliki asam nukleat dan komponen protein, keduanya merupakan penyusun. Namun, pada tahun 1944, bukti eksperimental langsung muncul yang menunjukkan bahwa asam nukleat DNA berfungsi sebagai dasar informasi untuk proses keturunan. Begitu pentingnya DNA bagi proses genetik hingga penelitian diintensifkan dengan harapan untuk mengetahui tidak hanya struktur molekulnya, tetapi juga hubungan antara struktur dan fungsinya. Antara tahun 1944 dan 1953, banyak ilmuwan mencari informasi yang dapat menjawab pertanyaan yang paling penting dan menarik dalam sejarah biologi, yaitu: Bagaimana DNA berfungsi sebagai dasar genetik untuk proses kehidupan? Para peneliti percaya bahwa jawabannya pasti sangat bergantung pada struktur kimia molekul DNA, mengingat fungsi-fungsi yang kompleks namun teratur yang dimilikinya. Upaya ini membuahkan hasil pada tahun 1953, ketika James Watson dan Francis Crick mengajukan hipotesisnya tentang sifat heliks ganda DNA. Asumsi bahwa fungsi molekul akan lebih mudah diklarifikasi setelah struktur umumnya ditentukan terbukti benar. Pada bab ini, pertama-tama kita akan mengulas bukti-bukti bahwa DNA merupakan materi genetik dan kemudian membahas penjelasan strukturnya. Bab ini diakhiri dengan pembahasan berbagai teknik analisis yang berguna dalam penyelidikan asam nukleat, DNA, dan RNA.

STRUKTUR DAN FUNGSI SEL
Salah satu artis ternama memiliki anak berusia 9 bulan yang menderita penyakit Tay-Sachs, disingkat TSD, yang juga dikenal sebagai GM2 gangliosidosis, atau hexosaminidase defisien vitamin A. Penyakit ini adalah salah satu contoh kelainan genetik yang terangkai pada autosom resesif. Penyakit ini diberi nama tersebut setelah dokter mata dari Inggris yang bernama Tay Warren pertama kali menggambarkan titik merah pada retina mata, tepatnya di tahun 1881, dan oleh seorang ahli neurologi Amerika yang bernama Bernard Sachs dari Rumah Sakit Mount Sinai yang menggambarkan perubahan seluler Tay-Sachs dan mencatat peningkatan prevalensinya di masyarakat Yahuni Eropa Timur pada tahun 1887. Penyakit Tay-Sachs adalah kelainan genetik yang jarang ditemukan, dimana terjadi pembentukan lemak di dalam sel, terutama pada otak dan sel saraf (neuron). Selanjutnya, penyakit ini juga dapat menyebabkan retardasi mental dan hambatan perkembangan fisik normal disertai kejang, kebutaan, kelumpuhan, dan akhirnya dapat menyebabkan kematian. Penderita penyakit ini memiliki kadar enzim heksosaminidase A (hex A) yang rendah dibandingkan dengan orang normal. Enzim ini bekerja memecahkan gangliosida (suatu lemak) di dalam sel-sel tubuh. Senyawa lemak ini secara bertahap akan tertimbun dan menyebabkan kerusakan pada sel-sel otak dan saraf, sehingga sel-sel tersebut tidak berfungsi dengan baik. Penelitian di akhir abad 20 menunjukkan bahwa penyakit Tay-Sachs disebabkan oleh mutasi genetik pada gen pada kromosom 15 Hexa. Sejumlah besar mutasi Hexa telah ditemukan, dan telah dilaporkan dalam publikasi di jurnal yang bereputasi. Semua organisme terbuat dari sel. Dalam hierarki pengaturan biologis, sel adalah kumpulan materi yang paling sederhana yang dapat hidup. Memang, banyak bentuk kehidupan yang ada sebagai organisme bersel tunggal. Organisme yang lebih kompleks, termasuk tumbuhan dan hewan, adalah multiseluler, tubuhnya merupakan gabungan dari berbagai jenis sel khusus yang tidak dapat bertahan hidup sendiri. Bahkan ketika sel disusun ke dalam tingkat pengaturan yang lebih tinggi, seperti jaringan dan organ, sel tetap menjadi unit dasar struktur dan fungsi organisme. Semua sel ada hubungannya dengan pewarisan dari sel sebelumnya. Namun, sel telah dimodifikasi dengan berbagai cara selama sejarah evolusi panjang kehidupan di Bumi. Namun, meskipun sel dapat berbeda secara substansial satu sama lain, sel tetap memiliki ciri-ciri yang sama. Dalam bab ini, pertama-tama kita akan memeriksa alat dan teknik yang memungkinkan kita untuk memahami sel, kemudian menjelajahi sel dan mengenal komponen-komponen penyusun sel. RINGKASAN Perkembangan mikroskopi yang memengaruhi parameter pembesaran, resolusi, dan kontras telah mempercepat kemajuan dalam studi struktur sel. Mikroskopi cahaya (LM) dan mikroskopi elektron (EM), serta jenis lainnya, tetap menjadi alat penting. Semua sel dibatasi oleh membran plasma. Sel prokariotik tidak memiliki nukleus dan organel lain yang terbungkus membran, sedangkan sel eukariotik memiliki membran internal yang membagi fungsi seluler. Rasio permukaan terhadap volume merupakan parameter penting yang memengaruhi ukuran dan bentuk sel. Sel tumbuhan dan sel hewan memiliki sebagian besar organel yang sama: nukleus, retikulum endoplasma, aparatus Golgi, dan mitokondria. Beberapa organel hanya ditemukan pada sel tumbuhan atau sel hewan. Nukleus, dikelilingi oleh selubung nukleus (membran ganda) yang dilubangi oleh pori-pori nukleus, selubung nukleus berhubungan dengan retikulum endoplasma (ER). Tempat kromosom, yang terbuat dari kromatin (DNA dan protein), berisi nukleolus, tempat subunit ribosom dibuat, pori-pori mengatur masuk dan keluarnya bahan. Ribosom, terdiri dari dua subunit yang terbuat dari RNA ribosom dan protein, dapat berada bebas di sitosol atau terikat pada retikulum endoplasma. Ribosom berfungsi untuk sintesis protein. Struktur retikulum endoplasma, terdiri dari jaringan luas tubulus dan kantung yang dibatasi oleh membran, dimana membran memisahkan lumen dari sitosol, berlanjut ke selubung nukleus. Fungsi retikulum endoplasma halus antara lain: sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, penyimpanan Ca2+, detoksifikasi obat dan racun. Fungsi retikulum endoplasma kasar antara lain: membantu sintesis protein sekretori dan protein lain dari ribosom yang terikat, menambahkan karbohidrat ke protein untuk membuat glikoprotein, dan menghasilkan membran baru. Struktur aparatus Golgi,: tumpukan kantung membran pipih, memiliki polaritas (sisi cis dan trans). Fungsi aparatus Golgi antara lain: modifikasi protein, karbohidrat pada protein, dan fosfolipid, sintesis banyak polisakarida, penyortiran produk Golgi, yang kemudian dilepaskan dalam vesikel. Struktur lisosom adalah berupa kantung membran enzim hidrolitik (dalam sel hewan), dan memiliki fungsi, antara lain: memecah zat yang dicerna, makromolekul sel, dan organel yang rusak untuk didaur ulang. Struktur vakuol: vesikel besar yang terikat membran, dan memiliki fungsi, antara lain: pencernaan, penyimpanan, pembuangan limbah, keseimbangan air, pertumbuhan sel, dan perlindungan. Struktur mitokondria: dibatasi oleh membran ganda, membran bagian dalam memiliki lipatan ke dalam (krista), dengan fungsi untuk respirasi seluler. Struktur peroksisom merupakan ruangan untuk metabolisme khusus yang dibatasi oleh membran tunggal, dengan fungsi antara lain: mengandung enzim yang mentransfer hidrogen, menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai produk sampingan, dan selanjutnya H2O2 diubah menjadi air oleh enzim lain. Sitoplasma berfungsi memberikan dukungan struktural bagi sel dan dalam pergerakan serta transmisi sinyal. Mikrotubulus membentuk sel, memandu pergerakan organel, dan memisahkan kromosom dalam sel yang membelah. Silia dan flagela adalah pelengkap bergerak yang mengandung mikrotubulus. Silia primer juga memainkan peran sensorik dan pensinyalan. Mikrofilamen adalah batang tipis yang berfungsi dalam kontraksi otot, pergerakan amuboid, aliran sitoplasma, dan mendukung kerja mikrovili. Filamen intermediet mendukung bentuk sel dan memperbaiki organel pada tempatnya. Sel hewan mengeluarkan glikoprotein yang membentuk matriks ekstraseluler (ECM), yang berfungsi dalam dukungan, adhesi, pergerakan, dan pengaturan.

MEMBRAN SEL DAN TRANSPORTASI SEL
Kasus Human Immunodeficiency Virus (HIV) di Indonesia meningkat di tahun 2023. Juru Bicara Kementerian Kesehatan RI menyebut penularan kasus didominasi oleh ibu rumah tangga. Berdasarkan data Kementerian Kesehatan RI, jumlah ibu rumah tangga yang terinfeksi HIV mencapai 35%. Angka tersebut lebih tinggi dibandingkan kasus HIV pada kelompok lainnya seperti suami pekerja seks dan kelompok man sex with mam=n (MSM). Aktivitas ini telah menyumbang sekitar 30% penularan dari suami ke istri. Dampaknya, kasus HIV baru pada kelompok ibu rumah tangga bertambah sebesar 5.100 kasus setiap tahunnya. Ibu rumah tangga yang terinfeksi HIV berisiko tinggi untuk menularkan virus kepada anaknya. Penularan dapat terjadi sejak dalam kandungan, saat proses kelahiran, atau saat menyusui. Meskipun terpapar HIV beberapa kali, sejumlah kecil orang tidak mengembangkan AIDS dan tidak menunjukkan bukti sel yang terinfeksi HIV. Dengan membandingkan gennya dengan gen individu yang terinfeksi, maka para peneliti menemukan bahwa individu yang resistan memiliki bentuk gen yang tidak biasa yang mengkode protein permukaan sel imun yang disebut CCR5. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa HIV mengikat reseptor protein utama (CD4) pada sel imun, tetapi sebagian besar jenis HIV juga perlu mengikat CCR5 sebagai "ko-reseptor" untuk benar-benar menginfeksi sel. Tidak adanya CCR5 pada sel individu yang resistan, karena perubahan gen, mencegah virus memasuki sel. Para peneliti telah mencari obat untuk memblokir reseptor permukaan sel yang terlibat dalam infeksi HIV. Protein reseptor utama yang disebut CD4, menjalankan banyak fungsi penting bagi sel, jadi mengganggunya dapat menyebabkan efek samping yang berbahaya. Penemuan ko-reseptor CCR5 memberikan target yang lebih aman untuk pengembangan obat yang menutupi CCR5 dan memblokir masuknya HIV. Salah satu obat tersebut, maraviroc (merek dagang Selzentry), telah disetujui untuk pengobatan infeksi HIV pada tahun 2007. Membran plasma adalah ujung kehidupan, batas yang memisahkan sel hidup dari sekelilingnya. Sebuah film yang luar biasa dengan ketebalan hanya sekitar 8 nm, dibutuhkan lebih dari 8.000 membran plasma untuk menyamai ketebalan sebuah buku, dimana membran plasma berfungsi untuk mengontrol lalu lintas ke dalam dan ke luar sel yang dikelilinginya. Seperti semua membran biologis, membran plasma bersifat permeabilitas selektif, yaitu memungkinkan beberapa zat untuk melewatinya dengan lebih mudah daripada yang lain. Salah satu episode paling awal dalam evolusi kehidupan mungkin adalah pembentukan membran yang membungkus larutan yang berbeda dari larutan di sekitarnya sambil tetap memungkinkan penyerapan nutrisi dan pembuangan produk limbah. Kemampuan sel untuk membedakan dalam pertukaran kimiawi dengan lingkungannya merupakan hal yang mendasar bagi kehidupan, dan membran plasma serta molekul-molekul komponennyalah yang memungkinkan selektivitas ini. Pada gambar di bawah ini menunjukkan struktur dari protein membran plasma eukariotik yang memainkan peran penting dalam pensinyalan sel saraf. Protein ini menyediakan saluran bagi aliran ion kalium (K+) untuk keluar dari sel saraf pada saat yang tepat setelah stimulasi pada sel saraf, memulihkan kemampuan sel untuk menembak lagi. Dengan cara ini, membran plasma dan proteinnya tidak hanya bertindak sebagai batas luar tetapi juga memungkinkan sel untuk menjalankan fungsinya. Hal yang sama berlaku untuk berbagai jenis membran internal yang mempartisi sel eukariotik, dimana susunan molekul setiap membran memungkinkan spesialisasi terkotak-kotak dalam sel. Untuk memahami cara kerja membran, kita akan mulai dengan memeriksa bentuk bangunan membran sel atau membran plasma. RINGKASAN Model sandwich Davson-Danielli pada membran telah digantikan oleh model mosaik cair oleh Singer dan Nicholson, di mana protein amfipatik tertanam dalam lapisan ganda fosfolipid. Protein dengan fungsi terkait sering kali mengelompok dalam beberapa bagian. Fosfolipid dan beberapa protein bergerak secara lateral di dalam membran. Ekor hidrokarbon tak jenuh dari beberapa fosfolipid menjaga membran tetap cair pada suhu yang lebih rendah, sementara kolesterol membantu membran menahan perubahan fluiditas yang disebabkan oleh perubahan suhu. Perbedaan dalam komposisi lipid membran, serta kemampuan untuk mengubah komposisi lipid merupakan adaptasi evolusioner yang memastikan fluiditas membran. Protein integral tertanam dalam lapisan lipid ganda, sedangkan protein perifer melekat pada permukaan membran. Fungsi protein membran meliputi transportasi, aktivitas enzimatik, transduksi sinyal, pengenalan sel-ke-sel, penyatuan antarsel, dan perlekatan pada sitoskeleton dan matriks ekstrasel. Rantai pendek gula yang terkait dengan protein (dalam glikoprotein) dan lipid (dalam glikolipid) pada sisi luar membran plasma berinteraksi dengan molekul permukaan sel lain. Protein dan lipid membran disintesis di retikulum endoplasma dan dimodifikasi di retikulum endoplasma dan aparatus Golgi. Sisi dalam dan luar membran berbeda dalam komposisi molekuler. Sel harus bertukar molekul dan ion dengan lingkungannya, yaitu suatu proses yang dikendalikan oleh permeabilitas selektif membran plasma. Zat hidrofobik larut dalam lipid dan melewati membran dengan cepat, sedangkan molekul dan ion polar umumnya memerlukan protein transpor khusus untuk melintasi membran. Difusi adalah gerakan spontan suatu zat menuruni gradien konsentrasinya. Air berdifusi keluar melalui membran sel yang permeabel (osmosis) jika larutan di luar memiliki konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi (hipertonik) daripada sitosol, air memasuki sel jika larutan memiliki konsentrasi zat terlarut yang lebih rendah (hipotonik). Jika konsentrasinya sama (isotonik), tidak terjadi osmosis. Kelangsungan hidup sel bergantung pada keseimbangan penyerapan dan kehilangan air. Sel yang tidak memiliki dinding (seperti pada hewan dan beberapa protista) isotonik dengan lingkungannya atau memiliki adaptasi untuk osmoregulasi. Tumbuhan, prokariota, jamur, dan beberapa protista memiliki dinding sel yang relatif tidak elastis, sehingga sel tidak meledak dalam lingkungan hipotonik. Dalam jenis transpor pasif yang disebut difusi terfasilitasi, protein transpor mempercepat pergerakan air atau zat terlarut melintasi membran menuruni gradien konsentrasinya. Saluran ion, beberapa di antaranya merupakan saluran berpagar, memfasilitasi difusi ion melintasi membran. Protein pembawa dapat mengalami perubahan bentuk yang mentranslokasi zat terlarut terikat melintasi membran. Protein membran tertentu menggunakan energi, biasanya dalam bentuk ATP, untuk melakukan kerja transpor aktif. Pompa natrium-kalium adalah salah satu contohnya. Ion dapat memiliki gradien konsentrasi (kimia) dan gradien listrik (tegangan). Gradien ini bergabung dalam gradien elektrokimia, yang menentukan arah difusi ionik berikutnya. Pompa elektrogenik, seperti pompa natrium-kalium dan pompa proton, adalah protein transpor yang berkontribusi pada gradien elektrokimia. Kotransport dua zat terlarut terjadi ketika protein membran memungkinkan difusi “menurun” dari satu zat terlarut untuk mendorong transportasi “menaik” dari zat terlarut lainnya. Dalam eksositosis, vesikel pengangkut bermigrasi ke membran plasma, menyatu dengannya, dan melepaskan isinya. Dalam endositosis, molekul memasuki sel dalam vesikel yang menjepit ke dalam dari membran plasma. Tiga jenis endositosis adalah fagositosis, pinositosis, dan endositosis yang dimediasi reseptor.

MITOKONDRIA DAN RESPIRASI SELULER
Komponen kondisi fisik yang sangat dominan dibutuhkan oleh atlet dayung antara lain daya tahan tubuh, kelenturan tubuh, dan kekuatan tubuh. Daya tahan tubuh yang diperlukan oleh atlet dayung adalah daya tahan yang umum dan daya tahan lokal pada otot lengan dan otot perut. Hal ini dikarenakan atlet dayung melakukan gerakan mendayung secara terus menerus dengan ritme yang dibutuhkan tetap konstan selama perlombaan berlangsung. Kelenturan otot punggung yang baik diperlukan oleh atlet dayung agar memiliki ruang gerak yang luas dalam sendi-sendinya saat melakukan gerakan mendayung. Kekuatan otot tungkai diperlukan saat melakukan gerakan mendayung karena tungkai menahan gerak tubuh agar badan atlet tetap pada posisi dan tidak bergeser saat mendayung. Atlet dayung membutuhkan daya tahan tubuh dan kekuatan tubuh yang sangat kuat, oleh karena itu harus ditunjang dengan konsumsi makanan yang baik dan sehat. Makanan yang dikonsumsi akan tersimpan dalam tubuh dan dijadikan sebagai energi, dimana selanjutnya energi akan digunakan untuk beraktivitas. Selain untuk beraktivitas, energi yang dibutuhkan untuk proses metabolisme sel-sel di dalam tubuh. Asupan energi yang dibutuhkan untuk metabolisme sel saja sudah mencapai 80% dari asupan yang sehari-hari yang diterima. Karbohidrat merupakan sumber energi bagi atlet dayung. Zat gizi ini tersimpan dalam bentuk glikogen di dalam otot. Selanjutnya, otot dapat menyimpan cadangan glikogen selama 60-90 menit (untuk jenis olahraga yang memiliki intensitas yang tinggi). Karbohidrat dicerna oleh tubuh kurang lebih 1-3 jam. Sel hidup adalah pabrik kimia dalam bentuk miniatur, di mana ribuan reaksi terjadi di dalam ruang mikroskopis. Gula dapat diubah menjadi asam amino yang dihubungkan bersama menjadi protein ketika dibutuhkan, dan ketika makanan dicerna, protein dibongkar menjadi asam amino yang dapat diubah menjadi gula. Molekul-molekul kecil dirakit menjadi polimer, yang dapat dihidrolisis kemudian seiring dengan perubahan kebutuhan sel. Pada organisme multiseluler, banyak sel mengekspor produk kimia yang digunakan di bagian lain organisme. Proses yang disebut respirasi seluler mendorong ekonomi seluler dengan mengekstraksi energi yang tersimpan dalam gula dan bahan bakar lainnya. Sel menggunakan energi ini untuk melakukan berbagai jenis pekerjaan, seperti pengangkutan zat terlarut melintasi membran plasma. Dalam contoh yang lebih baik, adalah sel dari dua cumi-cumi kunang-kunang (Watasenia scintillans) yang sedang kawin, mengubah energi yang tersimpan dalam molekul organik tertentu menjadi cahaya, sebuah proses yang disebut bioluminesens. Pola cahaya membantu dalam pengenalan pasangan dan perlindungan dari predator yang mengintai di bawah. Bioluminesens dan aktivitas metabolisme lainnya yang dilakukan oleh sel dikoordinasikan dan dikendalikan secara tepat. Dalam kompleksitasnya, efisiensinya, dan daya tanggapnya terhadap perubahan halus, sel tidak ada bandingannya sebagai pabrik kimia. Konsep metabolisme yang dipelajari dalam bab ini akan membantu kita untuk memahami bagaimana materi dan energi mengalir selama proses kehidupan dan bagaimana aliran tersebut diatur. Sel-sel hidup membutuhkan transfusi energi dari sumber luar untuk melakukan banyak tugasnya, misalnya, merakit polimer, memompa zat melintasi membran, bergerak, dan bereproduksi. Simpanse pada gambar di bawah ini memperoleh energi untuk sel-selnya dengan memakan tumbuhan, beberapa hewan memakan organisme lain yang memakan tumbuhan. Energi yang tersimpan dalam molekul organik makanan pada akhirnya berasal dari matahari. Energi masuk ke dalam ekosistem sebagai sinar matahari dan keluar sebagai panas, sebaliknya, unsur-unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan didaur ulang. Figure how do these leaves power the work of life for this chimpanzee (Reece et al., 2006) Gambar bagaimana daun-daun ini memberi daya pada kehidupan simpanse ini (Reece dkk., 2006) Fotosintesis menghasilkan oksigen dan molekul organik yang digunakan oleh mitokondria eukarotik (termasuk tanaman dan alga) sebagai bahan bakar untuk respirasi sel. Respirasi memecah bahan bakar ini, menghasilkan ATP. Produk limbah dari jenis respirasi ini, karbon dioksida dan air, adalah bahan baku untuk fotosintesis. Dalam bab ini, kita akan membahas bagaimana sel memanen energi kimia yang tersimpan dalam molekul organik dan menggunakannya untuk menghasilkan ATP, molekul yang menggerakkan sebagian besar kerja sel. Setelah menyajikan beberapa dasar-dasar tentang respirasi, kita akan fokus pada tiga jalur utama respirasi: glikolisis, siklus sitrat, dan fosforilasi oksidatif (reaksi berantai elektron). Kita juga akan mempertimbangkanmempelajari fermentasi, jalur yang lebih sederhana yang digabungkan dengan glikolisis yang memiliki akar evolusi yang dalam. Gambar aliran energi dan daur ulang bahan kimia dalam ekosistem. Energi mengalir ke dalam ekosistem sebagai sinar matahari dan pada akhirnya keluar sebagai panas, sementara unsur-unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan didaur ulang (Reece et al., 2006) RINGKASAN Sel memecah glukosa dan bahan bakar organik lainnya untuk menghasilkan energi kimia dalam bentuk ATP. Fermentasi adalah degradasi glukosa sebagian tanpa menggunakan oksigen. Respirasi seluler adalah pemecahan glukosa yang lebih lengkap, dalam respirasi aerobik, oksigen digunakan sebagai reaktan. Sel memanfaatkan energi yang tersimpan dalam molekul makanan melalui reaksi redoks, di mana satu zat sebagian atau seluruhnya mengalihkan elektron ke zat lain. Oksidasi adalah hilangnya elektron dari satu zat, sedangkan reduksi adalah penambahan elektron ke zat lain. Selama respirasi aerobik, glukosa (C6H12O6) dioksidasi menjadi CO2, dan O direduksi menjadi H2O. Elektron kehilangan energi potensial selama pemindahannya dari glukosa atau senyawa organik lainnya menjadi oksigen. Elektron biasanya dialirkan terlebih dahulu ke NAD+, mereduksinya menjadi NADH, dan kemudian dari NADH ke rantai transpor elektron, yang menyalurkannya ke O2 dalam langkah-langkah pelepasan energi. Energi tersebut digunakan untuk membuat ATP. Respirasi aerobik terjadi dalam tiga tahap: (1) glikolisis, (2) oksidasi piruvat dan siklus asam sitrat, dan (3) fosforilasi oksidatif (transpor elektron dan kemiosmosis). Pada sel eukariotik, piruvat memasuki mitokondria dan dioksidasi menjadi asetil KoA, yang selanjutnya dioksidasi dalam siklus asam sitrat. NADH dan FADH2 mentransfer elektron ke rantai transpor elektron. Elektron bergerak ke bawah rantai, kehilangan energi dalam beberapa langkah pelepasan energi. Akhirnya, elektron diteruskan ke O2, dan mereduksinya menjadi H2O. Pada langkah-langkah tertentu sepanjang rantai transpor elektron, transfer elektron menyebabkan kompleks protein memindahkan H+ dari matriks mitokondria (pada eukariotik) ke ruang antarmembran, dan menyimpan energi sebagai gaya gerak proton (gradien H+). Saat H+ berdifusi kembali ke dalam matriks melalui ATP sintase, lintasannya mendorong fosforilasi ADP, suatu proses yang disebut kemiosmosis. Sekitar 34% energi yang disimpan dalam molekul glukosa ditransfer ke ATP selama respirasi seluler, menghasilkan maksimal sekitar 32 ATP. Glikolisis menghasilkan 2 ATP melalui fosforilasi tingkat substrat, baik dengan adanya oksigen atau tidak. Dalam kondisi anaerobik, respirasi anaerobik atau fermentasi dapat terjadi. Pada respirasi anaerobik, terdapat rantai transpor elektron dengan akseptor elektron terakhir selain oksigen. Dalam fermentasi, elektron dari NADH diteruskan ke piruvat atau turunan piruvat, yang menghasilkan kembali NAD+ yang diperlukan untuk mengoksidasi lebih banyak glukosa. Dua jenis fermentasi yang umum adalah fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Fermentasi dan respirasi anaerobik atau aerobik semuanya menggunakan glikolisis untuk mengoksidasi glukosa, tetapi keduanya berbeda dalam akseptor elektron terakhir dan apakah rantai transpor elektron digunakan (respirasi) atau tidak (fermentasi). Respirasi menghasilkan lebih banyak ATP, respirasi aerobik, dengan O2 sebagai akseptor elektron terakhir, menghasilkan sekitar 16 kali lebih banyak ATP daripada fermentasi. Glikolisis terjadi pada hampir semua organisme dan diperkirakan telah berevolusi pada prokariotik purba sebelum ada O2 di atmosfer.

PENSINYALAN (KOMUNIKASI) SEL
Pandemi kolera pertama (1817-1824), juga disebut sebagai pandemi kolera Asiatik pertama atau kolera Asiatik, yang bermula di dekat kota Kolkata dan menyebar cepat melalui Asia Tenggara ke Timur Tengah, Afrika bagian timur dan garis pantai laut Mediterania. Kolera memang sudah dikenal mampu menyebar ke seluruh penjuru India, tetapi kali ini, wabah ini meluas hingga Tiongkok dan Laut Mediterania sebelum akhirnya mereda. Ratusan ribu orang meninggal akibat pandemi ini, termasuk prajurit Britania, yang kematiannya menarik perhatian Eropa. Wabah ini adalah yang pertama dari beberapa pandemi kolera yang menjangkit Asia dan Eropa pada abad ke-19 dan 20. Pandemi pertama ini menyebar luas hingga daerah yang tidak terduga sebelumnya dan menjangkiti hampir di semua negara di Asia. Kolera adalah penyakit yang endemik di dataran rendah Sungai Gangga. Pada musim festival para pelancong yang mengunjungi sungai ini kemudian mendapatkan penyakit kolera dan membawanya pulang ke kampung halaman. Penyakit ini akan mewabah di daerah tersebut sebelum akhirnya mereda. Sekarang setelah kita mengetahui tentang peran cAMP dalam jalur pensinyalan protein G, maka kita dapat menjelaskan secara rinci secara molekuler bagaimana mikroba tertentu menyebabkan penyakit. Pertimbangkan kolera, yaitu penyakit yang sering mewabah di tempat-tempat yang pasokan airnya terkontaminasi kotoran manusia. Orang tertular bakteri kolera, Vibrio cholerae, karena meminum air yang terkontaminasi. Bakteri tersebut berasal dari biofilm pada lapisan usus kecil dan menghasilkan racun. Racun kolera adalah enzim yang secara kimiawi memodifikasi protein G yang terlibat dalam mengatur garam dan air untuk menghidrolisis GTP menjadi GDP, enzim ini tetap terjebak dalam bentuk aktifnya, yang secara terus menerus menstimulasi adenilil siklase untuk membuat cAMP. Konsentrasi cAMP yang tinggi menyebabkan sel-sel usus mengeluarkan garam dalam jumlah besar ke dalam usus, dengan air yang mengikuti melalui osmosis. Orang yang terinfeksi dengan cepat mengalami diare yang hebat dan jika tidak diobati dapat segera meninggal karena kehilangan air dan garam. Rusa Thomson pada gambar di bawah ini sedang berlari kencang untuk menyelamatkan diri, berusaha melarikan diri dari cheetah pemangsa yang menggigit tumitnya. Jantung rusa berpacu, napasnya semakin cepat, dan otot-ototnya bekerja pada tingkat tertinggi. Semua fungsi fisiologis ini merupakan bagian dari respons "lawan-atau-lari", yang didorong oleh hormon yang dilepaskan dari kelenjar adrenal pada saat stres, dalam hal ini, ketika rusa pertama kali merasakan datangnya cheetah. Sinyal hormonal dan respons selanjutnya oleh sel dan jaringan di seluruh tubuh rusa menggambarkan bagaimana komunikasi sel-ke-sel memungkinkan triliunan sel dalam organisme multiseluler untuk "berbicara" satu sama lain, mengoordinasikan aktivitasnya. Komunikasi antarsel sangat penting tidak hanya untuk organisme multiseluler seperti rusa dan pohon aok tetapi juga untuk banyak organisme uniseluler. Dalam mempelajari bagaimana sel memberi sinyal satu sama lain dan bagaimana menafsirkan sinyal yang diterima, telah mendorong ahli biologi untuk menemukan beberapa mekanisme universal regulasi seluler, yang merupakan bukti tambahan untuk keterkaitan evolusi semua kehidupan. Seperangkat kecil mekanisme pemberian sinyal sel yang sama muncul berulang kali pada spesies yang beragam, dalam proses biologis mulai dari aksi hormon pada perkembangan embrio hingga kanker. Sinyal yang diterima oleh sel, baik yang berasal dari sel lain atau dari perubahan lingkungan fisik, mengambil berbagai bentuk, termasuk cahaya dan sentuhan. Namun, sel paling sering berkomunikasi satu sama lain melalui sinyal kimia. Misalnya, respons lawan-atau-lari dipicu oleh molekul pensinyalan yang disebut epinefrin. Dalam bab ini, kita fokus pada mekanisme utama yang dikirim dari sel lain. Kita juga akan mempelajari apoptosis, yaitu jenis kematian sel terprogram yang mengintegrasikan masukan dari beberapa jalur pensinyalan.

SKENARIO

UJI KEMAMPUAN

GENETIKA MENDELIAN
Seorang bayi baru lahir. Beberapa tetes darah dari tumitnya dimasukkan ke dalam alat kecil yang dalam beberapa jam mengirimkan informasi pribadi ke dalam rekam medis elektroniknya. Perangkat menguraikan seluruh sekuens blok bangunan DNA luka ke dalam inti sel darah putih. Ini adalah genom bayi yang baru lahir tersebut. Sekuensing atau pengurutan genom manusia pertama kali dilakukan dan membutuhkan waktu 15 tahun, namun sekarang hanya membutuhkan waktu berjam-jam. Urutan genom bayi yang baru lahir tersebut menyimpan petunjuk tentang kesehatannya saat ini dan masa depan, serta leluhurnya. Masa lalu, sekarang, dan masa depan dikodekan dalam molekul informasi alam yang disebut asam deoksiribonukleat, atau DNA. Genom bayi yang baru lahir tersebut menunjukkan kesehatan genetik yang baik secara keseluruhan. Bayi tersebut memiliki kelainan pembekuan ringan yang dicurigai ketika dibutuhkan lebih dari dua tambalan kasa yang diperlukan untuk menghentikan pendarahan dari bagian tumitnya. Ditemukan dua varian langka dari gen yang menyebabkan cystic fibrosis (CF), berarti bahwa bayi tersebut rentan terhadap infeksi pernapasan tertentu dan sensitif terhadap iritasi, tetapi orang tuanya mengetahui hal itu dari tes pranatal. Untungnya keluarga itu tinggal di daerah pedesaan yang jauh dari polusi, dan bayi dapat menghindari terjadinya iritasi yang disebabkan oleh asap dan debu. Sifat-sifat yang diwariskan yang akan muncul saat bayi tumbuh dan berkembang penting untuk diamati. Rambutnya akan menggelap dan melengkung, dan gen yang berkontribusi pada perkembangan tulang menunjukkan bahwa bayi akan memiliki hidung kecil, dahi lebar, dan bentuk tulang pipi seperti dipahat. Jika bayi mengikuti diet makanan sehat, maka bayi akan setinggi orang tuanya. Bayi mewarisi mutasi pada gen yang sangat meningkatkan risikonya suatu hari dengan mengembangkan jenis kanker tertentu. Gennya memprediksi jantung yang sehat, tetapi bayi mungkin terkena diabetes, kecuali bayi berolahraga secara teratur dan membatasi karbohidrat dalam makanannya. Sekuensing genom juga mengungkapkan petunjuk tentang masa lalu bayi yang menjadi perhatian khusus ayahnya, yang ternyata mengadopsinya. Bayi memiliki varian gen yang umum di antara populasi Eropa Timur asal ibunya, dan lainnya yang cocok dengan orang-orang dari Maroko. Apakah itu warisan ayahnya? Bayi adalah konsekuensi indah dari campuran genom orang tuanya, menerima setengah dari materi genetiknya. Selama beberapa tahun ke depan sekuensing genom pada manusia, atau mungkin bagian yang relevan darinya, akan menjadi rutinitas dalam perawatan kesehatan. Konsep Dasar  Genetika pewarisan adalah proses umum di mana sifat-sifat yang dikendalikan oleh faktor (gen) ditransmisikan melalui gamet dari generasi ke generasi. Prinsip-prinsip dasarnya pertama kali dikemukakan oleh Gregor Mendel pada pertengahan abad kesembilan belas. Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa gen yang berada pada kromosom dan galur mutan dapat digunakan untuk memetakan gen pada kromosom.  Genetika molekular adalah pengembangan ilmu genetika yang terdiri dari penjelasan tentang DNA mengkodekan informasi genetik, penemuan struktur DNA, dan penjelasan mekanisme ekspresi gen.  Teknologi DNA rekombinan, yang memungkinkan para ilmuwan untuk menyiapkan sekuens DNA spesifik dalam jumlah besar, telah merevolusi genetika, dan meletakkan dasar untuk bidang-bidang baru, salah satunya adalah Proyek Genom Manusia yang menggabungkan genetika dengan teknologi informasi.  Bioteknologi mencakup penggunaan organisme yang dimodifikasi secara genetik dan produknya dalam berbagai kegiatan yang melibatkan pertanian, kedokteran, dan industri.  Organisme model yang digunakan dalam penelitian genetika sejak awal abad ke-20 kini digunakan dalam kombinasi dengan teknologi DNA rekombinan dan genomik untuk mempelajari penyakit pada manusia.  Teknologi genetika berkembang lebih cepat daripada kebijakan, hukum, dan konvensi yang mengatur penggunaannya. PPT 1 : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/Presentasi-Genetika_Pertemuan-1-az3ooe.pdf PPT 2 : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/Presentasi-Genetika_Pertemuan-2-iahhaj.pdf PPT 3 : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/Presentasi-Genetika_Pertemuan-3-iqysl6.pdf PPT 4 : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/Presentasi-Genetika_Pertemuan-4-87poic.pdf PPT 5 : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/Presentasi-Genetika_Pertemuan-5-mbkwkb.pdf PPT 6 : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/Presentasi-Genetika_Pertemuan-6-u3ixgc.pdf

PRAKTIKUM : Jaringan Dasar
Modul Biologi Sel : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/woocommerce_uploads/2024/04/MODUL-BIOLOGI-SEL_2024-1-shm3wx.pdf Penuntun Praktikum : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/2024/04/Penuntun-Praktikum-Biologi-Sel_2024.pdf Presentasi Praktikum : https://cell4bio.com/wp-content/uploads/2024/04/Presentasi-Praktikum-Biologi_2024-1.pdf

Student Ratings & Reviews

No Review Yet
No Review Yet
Cell4Bio Academy

Cell4Bio Accademy

Powered by AlphaBetaGamma Media

Contact

 085179844248  contact@cell4bio.com
Click to Chat
1
Need any information?
Cell4Bio Chat
Hello 👋
Kami dari Cell4Bio.com, ada yg bisa dibantu?