1. MAHASISWA DAPAT MENGETAHUI JENIS-JENIS SEL. Jenis-jenis sel adalah sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik dan eukariotik tersusun oleh unsur kimia yang serupa. Keduanya memiliki asam nukleat, protein, lipida, dan karbohidrat. Sel-sel tersebut juga melakukan reaksi kimia yang sama untuk memproses (metabolisme) makanan, membangun protein, dan menyimpan energi di dalam tubuhnya. Perbedaan utama dari kedua sel tersebut adalah susunan dinding sel, membran dan jenis organel yang dimilikinya.Sel prokariotik (prokaryote adalah bahasa Yunani, pro artinya kuno dan karyote dari inti) umumnya lebih sederhana daripada sel eukariotik. Sel ini memiliki dinding sel, membran sitoplasma, sitoplasma dan kromatin yang berisi unsur genetika (asam deoksi ribonukleat = ADN). Bagian-bagian sel prokariotik : a) Kapsul, beberapa bakteri memiliki kapsul atau lendir yang berada di bagian terluar dari sel. Umumnya kapsul tersusun atas polimer, seperti polisakarida atau polipeptida atau keduanya. Kapsul ini umumnya berfungsi untuk melindungi diri baik dari sistem pertahanan tubuh (bagi patogen) atau dari kondisi lingkungan yang kurang baik, seperti kekeringan, kurang nutrien dan panas. b) Flagella, (tunggal = flagellum) adalah filamen yang memanjang ke arah luar sel yang tersusun atas protein yang disebut flagellin. Bakteri yang memiliki flagella bisa bergerak atau motil, artinya dapat bergerak dengan keinginan sendiri. Mekanisme bagaimana flagella dapat menggerakkan sel adalah sebagai berikut: flagella yang agak kaku ini ini berfungsi sebagai poros yang mendorong sel dengan cara memutar searah atau berlawanan arah dengan jarum jam. Tergantung letaknya pada sel, flagella dapat disebut monotrikat, lopotrikat, ampitrikat, dan peritrikat. c) Pili atau Fimbria, istilah pili dan fimbria digunakan untuk menunjuk struktur yang sama, yaitu struktur mirip rambut pada permukaan sel. Struktur ini memiliki dua fungsi, yaitu untuk penempelan (adhesi) pada permukaan lain, misalnya sel usus manusia, dan dikenal sebagai fimbria. Fungsi kedua adalah untuk transfer materi genetika melalui proses yang disebut konjugasi dan untuk kepentingan ini disebut sebagai pili. Seperti halnya flagella, pili disusun oleh protein (disebut pilin), akan tetapi pilin lebih tipis dan pendek jika dibandingkan dengan flagella. d) Dinding Sel, dinding sel bakteri adalah struktur yang kompleks, agak kaku dan bertanggung jawab atas bentuk sel. Struktur ini, melindungi membran sitoplasma dan semua bagian dalam sel. Dinding sel tersusun oleh senyawa unik yang disebut peptidoglikan. Peptidoglikan (PG) ini tersusun atas dua komponen, yaitu N-acetyl glucosamine (NAG) dan N-acetyl muramic acid (NAM). NAG dan NAM berselang-seling membentuk tulang punggung dinding sel. Pada NAM terdapat 4 asam amino dan -asam amino ini membentuk ikatan silang dengan asam amino NAM lainnya. e) Membran Sitoplasma, membran tipis ini membungkus cairan sitoplasma sel. Umumnya membran sitoplasma terdiri atas 60% protein dan 40% lemak khususnya fosfolipid. Fungsi utama membran sitoplasma adalah untuk menjadi penghalang (barrier) selektif terhadap senyawa yang masuk dan ke luar sel. Membran ini disebut sebagai semipermeable karena hanya senyawa tertentu bisa melewati membran sementara senyawa-senyawa lainnya tidak. Molekulmolekul yang besar (protein dan sebagainya) umumnya tidak bisa melalui membran ini, akan tetapi air, asam-asam amino, glukosa dapat melaluinya. Senyawa yang larut dalam lemak lebih mudah memasuki membran ini karena membran tersusun atas lemak. Fungsi lain membran ini adalah untuk memecah makanan untuk menghasilkan energi. Membran sitoplasma ini mengandung enzim-enzim yang berperan dalam metabolisme. f) Sitoplasma, untuk sel prokariotik sitoplasma berarti apa saja yang terdapat di dalam membran sitoplasma. Sitoplasma tersusun oleh 80% air, juga mengandung asam-asam nukleat, protein, karbohidrat; lemak, ion-ion anorganik dan beberapa senyawa berukuran kecil. Di dalam sitoplasma inilah metabolisme untuk menghasilkan energi dan pembentukan komponenkomponen sel berlangsung. Sitoplasma ini dapat dibagi menjadi bagian fluid dan bagian nukleoid. Bagian fluid yang terdiri dari air yang mengandung ion dalam konsentrasi tinggi sehingga secara fisik cairan di bagian ini kental, agak transparan dan elastis. Di bagian ini juga terdapat ribosom yang terdiri dari ARN dan protein yang berfungsi dalam sintesis protein. Selain itu, mungkin juga terdapat beberapa granula, seperti granula metakromatik (volutin), granula polisakarida, lemak, sulfur dan sebagainya. Bagian nukleoid terdiri dari molekul ADN yang membentuk kromosom. Molekul inilah yang mengandung informasi genetika dari sel bakteri tersebut. Selain itu bakteri juga mungkin mengandung ADN yang membentuk lingkaran kecil yang disebut sebagai plasmid. Plasmid berisi materi genetika yang tidak penting bagi pertumbuhan sel dan bisa hilang tanpa mengakibatkan sel mati. g) Endospora, endospora adalah bentuk istirahat dari sel bakteri yang dibentuk jika kondisi lingkungan buruk. Sel eukariotik (bahasa Yunani eukaryote artinya inti yang sejati) memiliki ADN yang terorganisasi ke dalam struktur linear yang disebut kromosom. ADN ini terdapat di dalam nukleus yang terpisahkan oleh membran sitoplasma dengan sitoplasma. Beberapa organel yang dimiliki oleh sel eukariotik yang tidak dipunyai oleh sel prokariotik adalah alat mitosis, mitokondria, retikulum endoplasma, dan kadang-kadang kloroplas. Bagian-bagian sel Eukariotik : a) Dinding Sel, dinding sel eukariotik lebih sederhana daripada sel prokariotik. Dinding sel beberapa fungi mengandung selulosa, tetapi komponen yang utama adalah kitin, yaitu polimer dari N-acetyl glucosamine. Dinding sel khamir umumnya mengandung polisakarida glukan dan manan. Oleh karena tidak mengandung petidoglikan maka sel-sel eukariotik tahan terhadap antibiotika yang merusak peptidoglikan. b) Membran Sitoplasma, pada prinsipnya membran sel eukariotik dan prokariotik mempunyai fungsi yang sama. Pada sel eukariotik juga terdapat sterol, lemak kompleks yang tidak terdapat pada membran bakteri. c) Sitoplasma, secara fisik sitoplasma sel eukariotik sama dengan sitoplasma sel prokariotik. Sitoplasma juga mengandung granula (inclusion bodies), seperti granula enzim (zymogen), lemak, vakuola, dan glikogen. Berbeda dengan sel prokariotik, sitoplasma sel eukariotik juga mengandung organel (organ-organ kecil) yang tidak terdapat pada sitoplasma sel prokariotik. d) Nukleus, nukleus adalah organel terbesar yang mengandung materi genetika ADN. Nukleus ini dipisahkan dari sitoplasma oleh membran dua lapis yang mirip strukturnya dengan membran sitoplasma. e) Retikulum Endoplasma (RE), RE adalah membran paralel yang bersambungan dengan membran sitoplasma atau membran nukleus dalam bentuk yang berbeda-beda. Diduga RE menyediakan permukaan untuk berlangsungnya reaksi-reaksi kimia, transpor molekul dan tempat penyimpanan hasil sintesis. Pada bagian luar RE terdapat ribosom yang juga terdapat bebas di dalam sitoplasma. f) Kompleks Golgi, Kompleks Golgi terdiri dari 4-8 saluran yang datar dan bertumpuk satu dengan lainnya. Fungsinya adalah untuk sekresi (pengeluaran) protein, lemak yang disintesis pada RE dan juga karbohidrat. g) Mitokondria, organel ini berbentuk bulat, oval atau berfilamen yang tersebar di sitoplasma. Mitokondria terdiri atas membran dua lapis, seperti pada membran sitoplasma dan berfungsi dalam metabolisme untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosin tri fosfat). 2. MAHASISWA DAPAT MENGETAHUI FUNGSI UTAMA SEL. Mempertahankan homeostatis pada tubuh, suatu upaya untuk mempertahankan lingkungan internal tubuh. Memperoleh makanan dan oksigen dari lingkungan sekitar sel. Membentuk protein dan komponen lain yang diperlukan untuk struktur, pertumbuhan dan melaksanakan fungsi tertentu sel. 3. MAHASISWA DAPAT MENGETAHUI KOMPONEN PENYUSUSN SEL. Komponen Penyusun Sel Dalam buku Fisiologi Kedokteran yang ditulis oleh Guyton dan Hall (2014). Berbagai macam zat yang turut membentuk sel secara keseluruhan disebut protoplasma. Protoplasma terutama terdiri atas lima zat dasar: air, ion, protein, lipid, dan karbohidrat. a) Air Air merupakan medium cair yang utama bagi sel, yang terdapat pada sebagian besar sel, kecuali untuk sel lemak, dengan konsentrasi antara 70 sampai 85 persen. Banyak bahan kimia sel yang larut dalam air. Bahan-bahan lain terdapat dalam air sebagai partikel padat. Reaksi-reaksi kimia terjadi di antara bahan-bahan kimia yang terlarut atau pada permukaan partikel padat tersebut atau pada membrane. b) Ion Ion terpenting dalam sel adalah kalium, magnesium, fosfat, sulfat, bikarbonat, dan yang terdapat dalam jumlah yang lebih sedikit: natrium, klorida, dan kalsium. Ion merupakan bahan kimia inorganik dalam reaksi sel. Ion juga diperlukan untuk menjalankan beberapa mekanisme pengaturan sel. Misalnya, ion yang bekerja pada membrane sel diperlukan untuk penjalaran impuls elektrokimia pada serabut saraf dan otot. c) Protein Selain air, zat yang sangat berlimpah pada sebagian besar sel adalah protein, yang dalam keadaan normal jumlahnya 10 sampai 20 persen massa sel. Protein dapat dibagi menjadi dua jenis : protein structural dan protein fungsional. Protein structural terdapat dalam sel terutama dalam bentuk filament panjang yang merupakan polimer dari banyak unit molekul protein. Salah satu kegunaan filament intrasel tersebut yang penting adalah untuk membentuk mikrotubulus yang merupakan “sitoskeleton” organel sel seperti silia, akson saraf, gelondong mitosis pada sel yang sedang bermitosis dan sebuah massa tubulus berfilamen tipis dengan pola yang tak teratur dan menahan bagian-bagian sitoplasma dan nukleoplasma agar tetap berada di kompartemen keduanya masing-masing. Di ruang ekstrasel, protein yang berfibril terutama dijumpai pada serat kolagen dan elastin jaringan ikat padat, dinding pembuluh darah, tendon, ligamentum, dan sebagainya. Protein fungsional merupakan jenis protein yang berbeda sepenuhnya, yang biasanya terdiri dari kombinasi beberapa molekul dalam bentuk tubulusglobulus. Protein jenis ini terutama merupakan enzim sel dan tidak seperti protein berfibril, protein fungsional sering berpindah-pindah dalam cairan sel. Banyak juga protein tersebut yang melekat pada struktur bermembran dalam sel. Enzim berhubungan langsung dengan zat lain dalam cairan sel dan dengan demikian, membantu terjadinya reaksi-reaksi kimia intrasel yang spesifik. Contohnya, reaksi kimia yang memecah glukosa menjadi komponen penyusunnya dan kemudian menggabungkan komponen tersebut dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida dan air, yang secara bersamaan menghasilkan energi yang diperlukan untuk fungsi sel, semuanya diperantarai oleh serangkaian enzim. d) Lipid Lipid terdiri dari beberapa jenis zat yang dikelompokkan secara bersamasama karena sifat umum zat tersebut yang larut dalam pelarut lemak. Lipid yang penting terutama adalah fosfolipid dan kolesterol, yang bersama-sama berjumlah hanya sekitar 2 persen dari total massa sel. Sifat fosfolipid dan kolesterol adalah bahwa keduanya terutama tidak larut dalam air. Oleh karena itu, kedua zat tersebut berguna untuk membentuk membrane sel dan sawar membrane intrasel yang memisahkan berbagai kompartemen sel. Selain fosfolipid dan kolesterol, beberapa sel mengandung trigliserida dalam jumlah besar, yang juga disebut sebagai lemak netral. Dalam sel lemak, kadar trigliserida dapat mencapai 95 persen massa sel. Lemak yang tersimpan dalam sel tersebut berperan sebagai gudang penyimpanan utama energy tubuh-menghasilkan zat nutrisi yang dapat dilarutkan kemudian dan digunakan untuk menyediakan energy di bagian tubuh manapun yang membutuhkannya. e) Karbohidrat Karbohidrat memiliki sedikit fungsi structural dalam sel kecuali sebagai bagian dari molekul glikoprotein, namun karbohidrat berperan besar dalam nutrisi sel. Kebanyakan sel manusia tidak mempunyai cadangan karbohidrat dalam jumlah besar; jumlah rata-rata biasanya sekitar 1 persen dari total massa sel tetapi dapat meningkat sampai 3 persen dalam sel otot dan, kadangkadang meningkat sampai 6 persen dalam sel hati. Namun, karbohidrat dalam bentuk glukosa terlarut selalu ditemukan dalam cairan ekstrasel di sekitar sel sehingga siap tersedia bagi sel. Sejumlah kecil karbohidrat juga selalu disimpan di dalam sel dalam bentuk glikogen, yaitu suatu polimer tak larut dari glukosa, yang dapat dipecah-pecah dan dapat segera digunakan untuk menyuplai kebutuhan energi sel. 4. MAHASISWA DAPAT MENGETAHUI FUNGSI DARI ORGANEL SEL. Fungsi Organel Sel Sebagian besar sel memiliki tiga bagian utama, yakni membran plasma yang membungkus sel; nucleus yang mengandung materi genetik sel; serta sitoplasma yang merupakan bagian interior sel yang tidak ditempati nucleus. Sitoplasma sendiri terdiri atas sitosol, organel, dan sitoskeleton. Sitosol merupakan cairan mirip gel tempat organel-organel dan sitoskeleton berada. Organel merupakan struktur sangat terorganisasi dengan karakteristik berbeda-beda, yang melaksanakan fungsi khusus. Sitoskeleton adalah kerangka protein yang tersebar di seluruh bagian sel dan berperan sebagai “tulang dan otot” sel. Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai masing-masing bagian sel: a) Membran Plasma Membran plasma adalah struktur membranosa tipis, lentur, dan elastis yang membungkus setiap sel. Ketebalannya sekitar 7,5-10 nanometer. Terutama tersusun atas lipid (lemak) dan protein yang bertaburan. Perkiraan komposisinya adalah protein, 55 persen; fosfolipid, 15 persen; kolesterol, 13 persen; lipid lain, 4 persen; dan karbohidrat, 3 persen. Fungsi membran plasma: Menjaga Cairan Intra Sel (CIS) agar tidak bercampur dengan Cairan Ekstra Sel (CES) di luar sel (sebagai sawar mekanis). Proteinnya secara selektif mengendalikan pergerakan molekul antara CIS dan CES. Mengontrol lalu lintas keluar masuk sel. Pada membran sel, struktur utamanya merupakan lapisan lipid ganda dan dibentuk oleh molekul-molekul fosfolipid. Salah satu gugus dari setiap molekul fosfolipid tersebut larut dalam air sehingga disebut hidrofilik dan gugus satunya lagi hanya larut dalam lemak sehingga disebut hidrofobik. Adapula molekul kolesterol pada membran sel yang terutama membantu menentukan derajat permeabilitas kedua lapisan membrane terhadap bahan larut air dari cairan tubuh. Kolesterol ini juga mengatur banyak sifat cair (fluidity) membrane. Pada membrane sel terdapat pula 2 jenis protein membrane sebagai berikut: Protein Integral o Sebagai kanal structural (pori-pori) untuk dilewati molekul air & zat larut air, khususnya ion, yang dapat berdifusi antara CIS dan CES. Kanal ini memiliki sifat selektif sehingga memungkinkan ada zat yang lebih mudah melewatinya disbanding zat lain. o Sebagai protein pengangkut jika ada zat yang tidak menembus lapisan lipd jika tidak diangkut. o Sebagai enzim o Sebagai reseptor untuk zat kimia yang larut air seperti hormon peptida yang tak dapat menembus membran sel dengan mudah. Protein Perifer Hampir sepenuhnya sebagai enzim atau pengatur transport zat lewat “pori-pori” membrane sel. Ada juga glikokaliks yang merupakan selubung karbohidrat longgar di permukaan luar sel. Glikokaliks seringkali hadir dalam bentuk glikoprotein atau glikolipid. Peran pentingnya sebagai berikut: o Banyak karbohidrat tersebut bermuatan listrik negatif, yang menyebabkan sebagian besar sel memiliki muatan keseluruhan permukaan sel yang negatif sehingga dapat menolak zat-zat bermuatan negatif lain. o Glikokaliks beberapa sel melekat pada glikokaliks sel yang lain, sehingga sel dapat saling melekat satu sama lain, o Banyak karbohidrat yang berperan sebagai substansi reseptor untuk mengikat hormon, seperti insulin; insulin yang terikat pada reseptor tersebut mengaktivasi protein internal yang terdapat di sel dan selanjutnya mengaktivasi serangkaian enzim intraselular. o Beberapa gugus karbohidrat juga akan ikut dalam reaksi imun, b) Nukleus Nukleus, yang normalnya merupakan komponen tunggal sel yang paling besar dan terorganisasi, dapat terlihat sebagai struktur bulat atau oval yang biasanya terletak dekat bagian tengah sel. Struktur ini dikelilingi membran lapis-ganda, selubung inti, yang memisahkan nukleus dari bagian sel lainnya. Selubung inti ditembus oleh banyak pori inti yang memungkinkan lalu-lintas antara nukleus dan sitoplasma. Nukleus berisi materi genetik sel, asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, DNA) yang memiliki dua fungsi penting: (1) mengarahkan sintesis protein dan (2) berperan sebagai cetak-biru genetic selama replikasi sel untuk memastikan turunan sel identic. Tiga jenis asam ribonukleat (ribonucleic acid, RNA) berperan dalam sintesis protein. Pertama, kode genetik DNA untuk protein tertentu ditranskripsi menjadi molekul RNA perantara (messenger RNA, mRNA) yang meninggalkan nukleus melalui pori inti. Di dalam sitoplasma, mRNA mengirimkan pesan bersandi ke ribosom, yang "membaca" sandi mRNA dan menerjemahkannya menjadi sekuens asam amino untuk protein terpilih yang sedang disintesis. RNA ribosomal (ribosomal RNA, rRNA), merupakan salah satu komponen penting ribosom. RNA transfer (transfer RNA, tRNA) yang memindahkan asam-asam amino yang sesuai di dalam sitoplasma ke tempat yang telah ditentukan dalam protein yang tengah dibuat. c) Sitoplasma 1) Organel Bermembran Retikulum Endoplasma (RE) RE secara umum berfungsi untuk membentuk membran sel baru dan komponen sel lain, serta membuat produk untuk sekresi. Terdapat 2 jenis RE, yakni: o RE Kasar Memiliki granular karena ditempeli oleh ribosom. Bersama ribosom, RE Kasar membebaskan protein (sintesis protein) ke lumen RE. Fungsi protein tersebut adalah: - Untuk dipindahkan ke luar sel sebagai produk sekretotik, misalnya hormone atau enzim. - Untuk membangun membrane sel baru. o RE Halus Tidak bergranula karena tidak ditempeli ribosom. Sebagai pusat pengemasan dan tempat pengeluaran molekul yang diangkut oleh RE. Protein dan lipid yang baru terbentuk akan bergerak di dalam lumen berkelanjutan dari RE kasar menuju ke RE halus lalumembentuk vesikel transport dan bergerak ke kompleks golgi. Fungsi RE Halus: - RE Halus di sel berfungsi untuk metabolisme lipid, misalnya sel untuk sekresi hormone steroid - Di sel hati, RE Halus memiliki enzim khusus untuk detoksifikasi - Sel otot mempunyai Retikulum Sarkoplasma sebagai tempat menyimpan kalsium dalam proses kontraksi otot. Kompleks Golgi Berfungsi untuk memodifikasi, mengemas, dan mendistribusikan protein yang baru disintesis. Bagaimana kompleks Golgi menyortir dan mengarahkan produk jadi ke destinasi yang tepat? Produk jadi mengumpul di dalam pinggiran kantong-kantong kompleks Golgi yang melebar. Pinggiran kantong terluar kemudian terlepas membentuk vesikel terbungkus membran yang mengandung produk tertentu. Agar setiap jenis produk mencapai tempat berfungsinya masing-masing, setiap jenis vesikel membawa produk spesifik sebelum melepaskannya (seperti secarik surat yang ditaruh di dalam amplop). Vesikel-vesikel bermuatan spesifik yang destinasinya berbeda-beda terbungkus di dalam membran yang mengandung berbagai protein permukaan. Setiap jenis protein permukaan berfungsi sebagai penanda pelabuhan (docking marker) spesifik (seperti alamat di amplop surat). Setiap vesikel dapat "berlabuh" seperti kunci dan gembok serta "mengosongkan" muatan spesifiknya hanya di penerima penanda pelabuhan (dockingmarker acceptor) yang sesuai, yakni protein yang berada hanya di destinasi yang tepat di dalam sel (seumpama alamat rumah). Jadi, setiap produk Golgi dapat mencapai tempat berfungsinya masing-masing karena disortir dan dikirimkan layaknya amplop berisi surat yang dikirimkan ke alamat rumah yang sesuai saja. Sebagai contoh, mari kita lihat sel sekretorik. Sekresi merujuk pada proses pembebasan produk sel, dengan stimulasi yang sesuai, ke luar sel. Sel-sel sekretorik khusus meliputi sel endokrin, yang menyekresikan hormon protein, dan sel kelenjar pencernaan, yang menyekresikan enzim pencernaan. Di sel sekretorik, banyak vesikel sekretorik besar mengandung protein yang akan dibebaskan terlepas dari tumpukan Golgi. Vesikel sekretorik, yang berukuran kurang lebih 200 kali lebih besar daripada vesikel transpor, menyimpan protein sekretorik hingga sel dirangsang oleh sinyal spesifik, yang mengindikasikan bahwa produk sekretorik bersangkutan perlu segera dibebaskan. Dengan rangsangan yang sesuai, vesikel bergerak ke bagian perifer sel, menyatu dengan membran plasma, membuka, dan mengosongkan isinya ke luar sel. Mekanisme ini pembebasan bahan-bahan yang berasal dari dalam sel ke luar sel merujuk pada eksositosis (ekso berarti "keluar dari"; sito berarti "sel"). Eksositosis merupakan mekanisme utama untuk merampungkan sekresi. Vesikel sekretorik hanya menyatu dengan membran plasma (tidak dengan membran internal apapun yang membungkus organel) sehingga produk sekretorik tidak terbuang percuma atau bahkan mencegah terbebaskannya produk sekretorik berbahaya ke dalam organel. Lisosom Berperan dalam sistem pencernaan sel. Terbentuk dari bagian Kompleks Golgi yang lepas dan menyebar ke sitoplasma. Sebuah lisosom mengandung sekitar 40 macam enzim hidrolitik kuat yang disintesis di RE, lalu diangkut ke kompleks Golgi untuk dikemas di dalam lisosom yang menonjol tersebut. Enzim ini mengatalisis hidrolisis, reaksi yang menguraikan molekul organik melalui penambahan air (H20) di tempat ikatan (hidrolisis berarti "memisahkan dengan air". Bahan ekstraseluler yang diserang enzim lisosomal dibawa ke dalam sel melalui proses fagositosis, salah satu jenis endositosis. Endositosis, kebalikan dari eksositosis, merujuk pada proses memasukkan bahan ekstraseluler ke dalam sel (endo artinya "di dalam"). Endositosis dapat berlangsung dalam tiga cara pinositosis, endositosis diperantarai-reseptor dan fagositosis bergantung pada kandungan bahan yang dimasukkan. - PINOSITOSIS Pada pinositosis ("sel minum"), tetesan CES diserap secara nonselektif. Pertama, membran plasma melengkung ke dalam, membentuk kantong berisi sedikit CES. Membran plasma kemudian menyegel permukaan kantong, memerangkap isinya dalam sebuah vesikel endositik kecil intraseluler, atau endosom. Dinamin, protein yang bertanggung jawab atas pelepasan vesikel endositotik, membentuk cincin yang melingkari dan "memuntir leher" kantong, melepaskan vesikel dari membran permukaan. Selain membawa CES ke dalam sel, pinositosis merupakan cara untuk mengambil kembali membran plasma ekstra yang ditambahkan ke permukaan sel sewaktu eksositosis. - ENDOSITOSIS DIPERANTARAI RESEPTOR Tidak seperti pinositosis, yang melibatkan penyerapan nonselektif cairan sekitar, endositosis diperantarai-reseptor merupakan proses sangat selektif yang memungkinkan sel memasukkan molekul besar spesifik yang dibutuhkan dari lingkungannya. Endositosis diperantarai-reseptor dipicu oleh pengikatan molekul target spesifik, seperti protein, ke reseptor membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut. Pengikatan ini menyebabkan membran plasma di tempat tersebut melengkung ke dalam, kemudian menyegel permukaannya, memerangkap molekul yang terikat tadi di dalam sel. Kantong terbentuk dari ikatan molekul klatrin, protein selubung pengubah bentuk membran di permukaan dalam membran plasma. Klatrin adalah protein selubung yang berbeda dari yang digunakan untuk eksositosis. Kantong yang terbentuk dikenal sebagai celah berselubung (coated pit) karena diselubungi klatrin. - FAGOSITOSIS Pada fagositosis ("sel makan"), partikel multimolekul besar dimasukkan ke sel. Sebagian besar sel tubuh melangsungkan pinositosis, banyak yang menjalankan endositosis diperantaraireseptor, tetapi hanya beberapa sel khusus yang mampu melakukan fagositosis, yang paling terkenal adalah jenis-jenis tertentu sel darah putih yang berperan penting dalam mekanisme pertahanan tubuh. Ketika sebuah sel darah putih bertemu dengan partikel besar, seperti bakteri atau debris jaringan, sel tersebut menjulurkan permukaannya; juluran tersebut dikenal sebagai pseudopodia ("kaki semu") yang mengelilingi atau menelan partikel dan memerangkapnya di sebuah vesikel yang terbentuk di dalam sel. Selanjutnya, lisosom menyatu dengan membran vesikel fagositik dan membebaskan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam vesikel tersebut, tempat enzim-enzim tersebut dengan aman menyerang bakteri atau bahan lain yang terperangkap tanpa merusak bagian sel lainnya. Enzim-enzim itu umumnya menguraikan bahan yang ditelan menjadi komponen mentah, seperti asam amino, glukosa, dan asam lemak, yang dapat dimanfaatkan oleh sel. Lisosom juga dapat menyatu dengan organel yang sudah usang atau rusak untuk menyingkirkan bagian sel yang sudah tidak berguna tersebut. Proses pencernaan-diri selektif ini, dikenal sebagai autofagi (auto berarti "sendiri"; fag berarti "makan") memungkinkan pembaruan perangkat sel. Pada sebagian besar sel, semua organel dapat diperbarui. Peroksisom - Menghasilkan dan menguraikan hydrogen peroksida (H2O2) dalam proses degradasi molekul yang berpotensi toksik (detoksifikasi). - Berisi enzim oksidatif kuat dan mengandung sebagian besar katalase sel. Enzim oksidatif menggunakan oksigen (O2) untuk melepaskan hydrogen dari molekul organic tertentu. - Produk utama yang dihasilkan dari peroksisom adalah H2O2 (Hidrogen Peroksida) dari oksigen molecular dan atom hydrogen yang diepaskan dari molekul toksik. Hidrogen peroksida jika menumpuk atau keluar dari peroksisom dapat berpotensi merusak. - Namun, peroksisom juga memiliki banyak katalase, enzim yan menguraikan H2O2 menjadi H2O dan O2 yang tidak berbahaya. Mitokondria - Bekerja sebagai organel energi, tempar utama produksi ATP, mengandung enzim untuk siklus asam sitrat, protein sistem transport electron, dan ATP sintase. - Dibungkus oleh membrane rangkap, yakni membrane luar datar dan membrane dalam yang membentuk lekuk/lipatan (krista) yang mencuat ke rongga dalam yang terisi larutan mirip gel (matriks). - Di otot rangka dan banyak sel jenis lainnya, terbentuk reticulum mitokondria yang membantu distribusi energy dan bentuknya berubah sesuai kebutuhan energy sel. 2) Organel Tak Bermembran Ribosom o Bekerja sebagai meja kerja sintesis protein o Berada di Retikulum Endoplasma atau secara bebas di sitosol o Terdiri dari subunit ribosomal kecil dan besar yang jika menyatu menjadi alur yang dilewati saat translasi oleh mRNA o Tiap subunit tersusun dari rRna dan protein ribosomal o Terdapat 3 situs tempat tRNA-mRNA berinteraksi: Situs A : tRNA baru datang dengan asam amino yang terikat dengan mRNA. Situs P : rantai asam amino yang sedang berkembang dibawa oleh tRNA Situs E : tRNA kosong terikat sebelum terlepas dari ribosom. Vault - Sebagai truk seluler untuk transport dari nucleus ke sitoplasma - Tugasnya masih menjadi perdebatan, namun terdapat dua kemungkinan, ia bertugas membawa mRNA dari nucleus ke situs ribosomal tempat sintesis protein; atau membawa kedua subunit yang membentuk ribosom dari nucleus, tempat keduanya diproduksi, ke tempat kerjanya. Sentrosom dan Sentriol - Membentuk dengan mengatur sitoskeleton mikrotubulus - Sentrosom sebagai pusat sel, tersusun dari sentriol dan protein amorf - Sentriol pada pembelahan sel membentuk gelondong mitotic di luar mikrotubulus untuk mengarahkan pergerakan kromosom. 3) Sitosol Enzim metabolisme antara : memfasilitasi reaksi intraseluler yang melibatkan degradasi, sintesis, dan transformasi molekul organik kecil Vesikel transpor, vesikel sekretorik, dan vesikel endositotik: mengangkut atau menyimpan produk yang sedang dipindahkan didalam sel (vesikel transpor), keluar dari sel (vesikel sekretorik), atau masuk ke sel (vesikel endositotik) Badan inklusi : menyimpan kelebihan nutrient yang tak segera digunakan untuk menghasilkan ATP. Sintesis protein di ribosom bebas 4) Sitoskeleton Mikrotubulus : mempertahankan bentuk asimetrik sel dan mengatur pergerakan sel yang kompleks Mikrofilamen : berperan dalam berbagai sistem kontraktil seluler dan pengeras mekanis untuk mikrovili Filamen antara : membantu menahan stres mekanis 5. PERBEDAAN MITOSIS DAN MEIOSIS 6. MAHASISWA DAPAT MENGETAHUI BAGAIMANA SIKLUS PADA SEL. Siklus sel merupakan proses vital dalam kehidupan setiap organisme. Secara normal, siklus sel menghasilkan pembelahan sel. Pembelahan sel terdiri dari 2 proses utama, yaitu replikasi DNA dan pembelahan kromosom yang telah digandakan ke 2 sel anak. Secara umum, pembelahan sel terbagi menjadi 2 tahap, yaitu mitosis (M) (pembelahan 1 sel menjadi 2 sel) dan interfase (proses di antara 2 mitosis). Interfase terdiri dari fase gap 1 (G1), sintesis DNA (S), gap 2 (G2). Setiap tahap dalam siklus sel dikontrol secara ketat oleh regulator siklus sel, yaitu: a) Cyclin. Jenis cyclin utama dalam siklus sel adalah cyclin D, E, A, dan B. Cyclin diekspresikan secara periodik sehingga konsentrasi cyclin berubahubah pada setiap fase siklus sel. Berbeda dengan cyclin yang lain, cyclin D tidak diekspresikan secara periodik akan tetapi selalu disintesis selama ada stimulasi growth factor. b) Cyclin-dependent kinases (Cdk). Cdk utama dalam siklus sel adalah Cdk 4, 6, 2, dan 1. Cdks merupakan treonin atau serin protein kinase yang harus berikatan dengan cyclin untuk aktivasinya. Konsentrasi Cdks relatif konstan selama siklus sel berlangsung. Cdks dalam keadaan bebas (tak berikatan) adalah inaktif karena catalytic site, tempat ATP dan substrat berikatan diblok oleh ujung C-terminal dari CKIs. Cyclin akan menghilangkan pengebloka tersebut. Ketika diaktifkan, Cdk akan memacu proses downstream dengan cara memfosforilasi protein spesifik. c) Cyclin–dependent kinase inhibitor (CKI), merupakan protein yang dapat menghambat aktivitas Cdk dengan cara mengikat Cdk atau kompleks cyclinCdk. Cyclin–dependent kinase inhibitor terdiri dari dua kelompok protein yaitu INK4 (p15, p16, p18, dan p19) dan CIP/KIP (p21, p27, p57). Keluarga INK4 membentuk kompleks yang stabil dengan Cdk sehingga mencegah Cdk mengikat cyclin D. INK4 bertugas mencegah progresi fase G1. Keluarga CIP/KIP meregulasi fase G1 dan S dengan menghambat kompleks G1 cyclinCdk dan cyclin B-Cdk1. Protein p21 juga menghambat sintesis DNA dengan menonaktifkan proliferating cell nuclear antigen (PCNA). Ekspresi p21 diregulasi oleh p53 karena p53 merupakan faktor transkripsi untuk ekspresi p21. Siklus sel dimulai dari masuknya sel dari fase G0 (quiescent) ke fase G1 karena adanya stimulus oleh growth factor (Gambar 1). Pada awal fase G1, Cdk 4 dan atau 6 diaktifkan oleh cyclin D (cycD). Kompleks Cdk4/6 dengan cycD akan menginisiasi fosforilasi dari keluarga protein retinoblastoma (pRb) selama awal G1. Efek dari fosforilasi ini, fungsi histon deasetilasi (HDAC) yang seharusnya menjaga kekompakan struktur kromatin menjadi terganggu. Akibatnya struktur DNA menjadi longgar dan faktor transkripsi yang semula diikat pRb menjadi lepas dan transkripsi dari E2F responsive genes yang dibutuhkan dalam progresi siklus sel ke fase S menjadi aktif. Pada transisi fase G1 ke fase S, Cdk2 aktif dengan mengikat cycE. Kompleks tersebut melanjutkan proses fosforilasi pRb (status hiperfosforilasi) supaya proses transkripsi yang dipacu E2F tetap aktif dan Restriction point (R) yang ada di batas fase G1/S dapat terlampaui. Pada saat inilah cycA ditranskripsi.Selama G1/S, kompleks Cdk2cycE juga memfosforilasi inhibitor p27 sehingga p27 terdegradasiKetika siklus sel akan memasuki fase S, cycE akan didegradasi dan Cdk2 yang dibebaskan akan mengikat cycA. Kompleks Cdk2-cycA dibutuhkan sel untuk mereplikasi DNA selama fase S. Kompleks Cdk2-cycA akan memfosforilasi protein yang dibutuhkan dalam replikasi DNA supaya aktif, contohnya adalah protein CDC6.Kompleks tersebut juga menjaga supaya tidak terjadi multiplicity replikasi DNA. Pada akhir fase S, cycA akan melepas Cdk2 dan mengikat Cdk1 (Cdc2) yang meregulasi transisi sel dari S ke G2. Kompleks cycA-Cdk1 akan memfasilitasi kondensasi kromatin yang dibutuhkan untuk penggandaan sel. Pada fase G2, sel juga memiliki kesempatan melakukan mekanisme repair apabila terjadi kesalahan sintesis DNA. Memasuki fase mitosis, cycA akan didegradasi dan terjadi peningkatan ekspresi cycB yang akan mengikat Cdk1. Kompleks Cdk1-cycB secara aktif memacu mitosis. Kompleks cycB-Cdk1 berperan penting dalam control rearrangement mikrotubul selama mitosis. Cdk1 dapat dinonaktifkan oleh Wee1 dan Myt1 dengan cara Wee1 dan Myt1 akan memfosforilasi Cdk1 pada tirosin-15 dan atau threonin-14. Defosforilasi pada situs tersebut dapat dilakukan oleh Cdc25 sehingga Cdk 1 menjadi aktif kembali dan siklus sel tetap berlangsung. Akhir fase mitosis, cycB akan didegradasi oleh anaphase promoting complex (APC) melalui proses proteolitik. APC juga berfungsi untuk memacu kromatid untuk berpisah bergerak ke masing-masing kutub untuk menyelesaikan mitosis (anafase).
