Transcript metabolisme sel dan siklus sel

METABOLISME
Pengaturan sumberdaya materi dan energi dari sel.
 Katabolisme : jalur metabolisme yang
membebaskan energi dengan cara merombak
molekul-molekul kompleks menjadi senyawa yg
lebih sedrhana.
Contoh : Respirasi seluler
 Anabolisme : memakai energi untuk membangun
molekul kompleks dari molekul-molekul yg lebih
sederhana. Contoh : Sintesis protein
Activated carrier molecules are essential for biosynthesis
- ATP, NADH/NADPH
ENZIM
 Protein katalitik, agen kimiawi yg mengubah laju
reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi itu
 Memerlukan energi aktivasi untuk memulai
aktivitasnya
 Memiliki substrat yang spesifik
 Memiliki sisi aktif untuk tempat berikatan dengan
substrat
 Aktivitasnya dipengaruhi oleh faktor lingkungan
umum, seperti suhu dan pH, dan juga faktor
kimiawi tertentu yg secara khusus mempengaruhi
enzim itu, kofaktor/koenzim dan inhibitor enzim
A molecule requires activation energy before it can undergo
a chemical reaction that leave it in a more stable state
Enzyme can lower activation energy
Respirasi
Sel
Rantai respirasi dan pembentukan ATP :
 Enz. Dehidrogenase melepas ion H+ dr substrat, lalu




merduksi NAD
NADH + H+
Mol. NADH memasuki mem. dlm mitokdria sblh matriks
dan masuk rantai respirasi
NADH dioksidasi mnjd NAD+ dgn mentransfer ion H
ke FAD yg bertindak sebagai carrier hidrogen
Dari FAD tiap proton dilepas ke ruang antar membran,
elektronnya masuk ke prot nonheme yg mengandung
besi, selanjutnya bergerak ke berbagai komponen
rantai respirasi dan terbentuk air
Selama proses perpindahan elektron jg dilepas
sejumlah energi yg sebagian digunakan untuk
ATP
Fotosintesis
• Fotosintesis: adalah sebuah proses
dimana energi cahaya dirubah menjadi
energi kimia (ATP) dan disimpan dalam
bentuk ikatan kimia karbohidrat
• 6CO2 + 6 H20
6O2 + C6H12O6
10
1. Penyerapan cahaya
• 2H2O
cahaya
O2 + 4H+ +4 e-
2. Transport elektron
• 2H2O +
2NADP+
cahaya
2H+ + 2NADPH + O2
3. Pembentukan ATP
• H+ + ADP
3-
+ Pi 2-
ATP
4-
+ H2O
4. Fiksasi CO2 menjadi karbohidrat
11
Gambar skematis kloroplast
lumen
12
• Membran thylakoid terdiri dari lamela grana
(bertumpuk) dan lamela stroma (tidak
bertumpuk)
• Klorofil terletak di membran thylakoid,
sehingga reaksi terang fotosintesis
berlangsung di membran thylakoid
• Reduksi carbon, yang dikatalisis oleh enzimenzim yang larut dalam air, berlangsung di
stroma
• Stroma adalah bagian kloroplas diluar
membran thylakoid
13
Organisasi dalam membran thylakoid
• Pusat reaksi fotosistem II (PSII), bersama dengan
antena klorofil dan protein-protein yang berperan dalam
transport elektron, terletak terutama di lamela grana
• Pusat reaksi fotosistem I (PSI), bersama dengan antena
klorofil dan protein-protein yang berperan dalam
transport elektron; dan enzim-ezsim untuk sintesis ATP
(coupling factor enzymes) terletak terutama di lamela
stroma
• Kompleks sitokrom b6f, yang menghubungkan dua sistem
tersebut, tersebar merata.
14
Gambaran skematik Z scheme
BIOSEL 2006
15
• PSI yang menyerap cahaya merah panjang (700
nm) menghasilkan reduktan kuat, yang mampu
mereduksi NADP + menjadi NADPH di membran
dekat stroma; dan menghasilkan pula oksidan
lemah
• PSII (680 nm) menghasilkan oksidan kuat, yang
mampu mengoksidasi H2O menjadi O2 di lumen
thylakoid; serta menghasilkan reduktan lemah
• ATP dilepaskan ke dalam stroma melalui
perpindahan H+ dari lumen ke stroma
16
Pembentukan ATP
• Dari reaksi terang fotosintesis, sebagian energi yang
diserap disimpan dalam bentuk NADPH, sebagian lain
dari energi photon digunakan untuk membentuk ATP
• Pembentukan ATP dikenal dengan proses
Fotofosforilasi
• Fotofosforilasi terjadi melalui mekanisme kimia osmotik
• Mekanisme kimia osmotik (chemiosmotic mechanism)
didasarkan pada prinsip: bahwa perbedaan konsentrasi
ion dan potensial elektrik diantara membran, merupakan
sumber energi bebas
17
• ATP dibentuk oleh kompleks enzim yang dikenal memiliki
beberapa nama: ATP synthase, Coupling-Factor, ATPase,
CFo - CF1
• Enzim ini terdiri dari dua buah bagian yaitu bagian
hidrophobic yang terikat membran disebut CFo dan
bagian yang mencuat keluar membran disebut CF1
• CFo membentuk saluran menyeberangi membran, dimana
proton mampu melewatinya
• CF1 merupakan bagian dari kompleks enzim yang
membentuk ATP
18
• Karena perbedaan konsentrasi proton antara
lumen dan stroma, maka akan timbul sebuah
tenaga (proton motive force)
• Proton motive force akan mengakibatkan
terjadinya perpindahan proton dari lumen
melalui CFo dan kemudian akan dilepaskan ke
stroma melalui CF1
• Sisi katalisis dari ATP synthase terletak di CF1,
dimana pada saat sintesis ATP, sisi ini akan
berputar.
19
Gambaran skematik ATP synthase
ADP +Pi
ATP
ß
20
CELL CYCLE
 INTERPHASE
 growth 1 G1
 synthesis- DNA replication takes place
 growth 2
MITOSIS
 I. prophase nuclear membrane disappears
 chromosomes supper coil
 II. metaphase
 double stranded chromosomes migrate to the
equatorial plane
MITOSIS, cont.
 III. anaphase single stranded chromosomes form
 and migrate towards poles
MITOSIS, cont.
 IV. telophase
 cytokinesis occurs
 nuclear membrane reforms
Sistem Kontrol Siklus Sel
1. Sel tidak boleh memasuksi fase mitosis,
sampai dengan DNA nukleus bereplikasi
“sekali”.
2. Sitokinesis tidak boleh berlangsung jika
terjadi malfungsi benang spindel yang
menghambat segregasi kromosom secara
sempurna selama mitosis.
BIOSEL 2010
30
3. Karena kebanyakan sel yang terdifferensiasi berhenti
dari siklus sel selama fase G1, maka harus ada sistem
kontrol yang memonitor dan merespon sinyal dan
kondisi lingkungan sehingga keputusan untuk
membelah atau berdeferensiasi merupakan keputusan
yang tepat.
4. Replikasi kromosom tidak boleh dimulai jika mitosis
dari siklus sebelumnya belum selesai.
5. Harus ada signal atau cek untuk meyakinkan
perbanyakan organel-organel dan struktur sitoplasma
ternasuk dalam framework pengaturan mitosis
BIOSEL 2010
31
Chekpoit dalam Siklus Sel
•
Merupakan titik pengontrolan yg kritis dmn sinyal
berhenti atau terus dpt mengetur siklus sel.
Tiga chekpoint utama dijumpai dalam siklus sel
yaitu pada fase G1, G2 dan M
•
Chekpoint G1 pd sel mamalia merupakan yang
paling penting , sebab bila sel memperoleh sinyal
terus maka akan menyelesaikan siklus dan
membelah, namun bila tidak memperoleh sinyal
terus akan keluar dari siklus dan berada pada
fase Go.
•
BIOSEL 2006
32
Siklin dan Kinase Tergantung Siklin
 Perubahan titer dan aktivitas molekul pengontrol
memicu terjadinya urutan siklus sel
 Mol. Pengatur berupa protein kinase, suatu enzim yg
mengaktifkan atau menginaktifkan protein lain dgn
cara memfosforilasinya.
 Agar menjadi awktif protein kinase harus dilekatkan
pada protein siklin. Oleh karena itu disebut kinase
tergantung siklin (Cdk). Aktivitas Cdk naik turun
seiring dengan keberadaan siklin
 MPF (maturation promoting factor) yi faktor pemacu
fase M yg memicu jalan sel melewati chekpoint G2 ke
fase M
BIOSEL 2006
33