sel & listrik biologis.pdf

SEL & DASAR-DASAR

BIOLISTRIK

SAJODIN

pengantar faal/ikun/2007 2

Keterangan:

• Ion

• Molekul

• Makromolekul

• Organel

• Sel

• Jaringan

• Organ

• Sistem Organ

• Organisme

Levels of Structural Organization

Atoms

Molecule

Organelle

Cell

Tissue

Organ

Organ System

Organism

pengantar faal/ikun/2007 4

Sel Tubuh Manusia

Sel tubuh manusia terorganisir yang sama

struktur & kekhususan kerjanya membentuk

jaringan.

4 jaringan tubuh: epitel, penghubung, saraf, dan

otot

Jaringan membentuk organ yang kemudian

bergabung membentuk sistem organ.

Beberapa sistem organ membentuk suatu

organisme

Tubuh manusia dibentuk oleh interaksi kumpulan sel

sbg unit dasar struktural & fungsional

Setiap sel membentuk fungsi penting bg

kelangsungan hidup, yaitu:

(1) ketersediaan O2 & nutrisi,

(2)ketersediaan energi,

(3)pembuangan zat sisa,

(4) berbagai sintesis yg dibthkan komponen sel,

(5) Mengontrol pertukaran zat Intra & Extra sel

(6) pertukaran antar kompartmen dgn lingkungan,

(7) reproduksi

Level Kimia/Molekuller

Level Kimia:

Kimia Anorganik : Molekul2 Simpel yg t’btk

dr 2/lbh Karbon.

Ex. Air (H2O), Oksigen (O2), Mineral: Fe, Ca,

Na

Kimia Organik : Sgt komplek & sll

mengandung elemen karbon & Hidrogen

Ex. Karbohidrat, Lemak, Protein, As. Nukleat

Level Kimia/Molekuller

Molekuller:

Mikromolekuler:

Nucleotides (Purine, Purimidine, Phosphate)

Monosacharides : Glucose, Fructose, Galactose, Etc

Amino acids

Fatty acids

Level Kimia/Molekuller

Molekuller:

Makromolekuler:

DNA : deoxyribonucleotides

RNA : ribonucleotides

Polysaccharides (glycogen) : glucose

Proteins: amino acid

Complex lipids : fatty acid

…..

Sel – satu unit kehidupan

Setiap makhluk hidup memulai kehidupan daripada satu sel (sel telur), kemudian membelah menjadi 2, 4, 8, 16 dan seterusnya sampai sekitar 75 trillion sel pada usia dewasa.

Sel bergabung Tisu ( eg: darah, tulang, otot)

Tisu bergabung Organ (eg: paru-paru, otak )

Organ bergabung Sistem (eg: sistem respiratori)

Manusia – 2 jenis sel (sel somatik dan sel seks)

2 jenis sel seks – sperma dan ovum

Sel somatik (soma=body) – semua sel di dalam tubuh.

Sitologi (cytology) – kajian tentang struktur dan fungsi sel.

PENGENALAN

STRUKTUR UTAMA SEL Membran plasma

Nukleus

Sitoplasma

Organel (‘little organs’)

Serat halus

SITOPLASMA

Merupakan cairan yang terdapat dalam sel, hanya dpt dilihat dengan mikroskop elektron. 2 komponen utama;

Sitosol (intracellular fluid)

* Nutrien terlarut, ion, protein, bahan buangan. * Sel membran memisahkan sitosol dr cairan ekstraselular (extracellular fluid).

Organel-organel

* Struktur-struktur dengan fungsi spesifik

Bentuk ; panjang, pendek.

Bil dlm sel bergantung pada keperluan tenaga.

RBC (Red Blood Cell) – tiada mitokondria

Matriks – bahan amorfus yang kaya protein, DNA, RNA dan granul ion (kalsium dan magnesium)

Fungsi :

* Sintesis ATP

* Sintesis tenaga daripada ATP

(ATP ADP + fosfat+ tenaga)

* Metabolisma asid amino

ORGANEL : MITOKONDRIA

ORGANEL : RETIKULUM ENDOPLASMA (endoplasmic reticulum/ER)

Jaringan membran intraselular yang berhubungkait dgn membran nuklear

Fungsi utama : 1. Sintesis – protein, karbohidrat, lipid 2. Penyimpanan – bhn sintesis @ material. 3. Pengangkut – via ER 4. Detoksifikasi – bhn toksin boleh diserap oleh ER dan dinetralkan oleh enzimnya.

RNA pada sitoplasma

Fungsi : Sintesis protein

Sebahagian protein adalah enzim yang berfungsi di dalam ER.

ORGANEL : RIBOSOM

Struktur yang tersusun oleh beberapa lapisan yang kelihatan tersusun secara bertingkat.

Pd bbrp sel tertentu berfungsi mensistesis dan mengeksport protein.

Berhubungan dgn ER Fungsi : *Sintesis & penampungan

sekresi (eg: hormon, enzim) *Pembaharuan & modifikasi

sel membran.

ORGANEL : ALAT GOLGI

Struktur kecil, berbentuk sfera dan bermembran

Mengandung pelbagai jenis enzim hidrolisis.

Dihasilkan oleh alat golgi.

Fungsi :

Pertahanan sel daripada patogen via endocytosis proses.

ENDOCYTOSIS

- Pinositosis (cell drinking) partikel kecil + ECF

- Fagositosis (cell eating) solid objek dalam vesikel

- Endositosis perantaraan reseptor.

ORGANEL : LISOSOM

ORGANEL : PEROXISOMES

Berukuran lebih kecil dibdgkn lisosom & mengandung beberapa jenis enzim.

Dihasilkan dr retikulum endoplasma kasar.

Fungsi: Serap & neutralkan toksin (eg: alkohol, H2O2)

Mikrotubul / sentriol

Struktur protein kontraktil, pendek, bentuk silinder dalam sitoplasma terlibat dalam pergerakan sel & silia.

saling mengikat antara satu dengan lainnya

eg: flagela & silia

Mikrofilamen

Bebenang protein sebagai struktur penyokong kepada bentuk sel

eg: Filamen protein

Mikrotubul & Mikrofilamen

Struktur terbesar sel yang terdapat di tengah sel. Semua sel mempunyai nukleus kecuali platelet dan sel darah merah matang. Setiap sel memiliki satu nukleus. Kecuali......

*sel epithelium peralihan & sel otot jantung – dwinukleus

* sel otot rangka, osteoklas dan megakariosit – multinukleus Fungsi : 1. Pusat terjadinya metabolisma sel

2. Pusat simpanan dan pemprosesan bahan genetik

3. Pusat terjadinya sintesis protein

ORGANEL : NUKLEUS

photograph of human cheek cells

NUKLEUS

NUKLEUS Terdiri daripada ;

Membran nuklear (Lapisan membran berganda -

mempunyai lubang menjadi tempat sirkulasi ) Nukleoplasma (bendalir dalam nukleus – ion, enzim, DNA, RNA) Granul kromatin (gelungan bebenang drpd DNA dan histon) Kromosom (Struktur kompleks bebenang DNA) DNA (Deoxyribonucleic acid) – stor info genetik

Struktur DNA, kromatin

dan kromosom

• Bebenang DNA terikat pada protein (histon) membentuk kompleks nukleosom

• Bebenang DNA – pasangannya diikat oleh ikatan hidrogen

(Guanin – Cytosine)

(Adenine – Thymine)

• Sel somatik manusia – 23 pasang kromosom.

• DNA – 2 meter (panjang)

MEMBRAN PLASMA

Struktur yang memisahkan bahagian dalam dan luar sel.

Sangat tipis – 6 hingga 10nm

Pembentuk utama membran adalah fosfolipid dengan molekul2 protein dan lipid (kolesterol) yang terbenam di dalamnya.

Permukaan luar membran bersifat hidrofilik (menarik air) dan permukaan dalam bersifat hidrofobik (menolak air)

Bersifat ketelapan memilih (selectively permeable)

Membran pecah @ rosak SEL MATI !!!

MEMBRAN PLASMA

Protein – regulasi pergerakan material dalam dan luar sel.

3 jenis protein membran

Transport proteins Mengawal pengangkutan molekul larut air

menembusi membran sel.

Receptor proteins Rangsang respon selular apabila hormon/nutrien

extraselular terikat padanya >> perubahan eg: sekresi hormon, peningkatan metabolisme, pembahagian sel.

Recognition proteins Identifikasi, eg: pertahan sel daripada sistem

imun tubuh.

MEMBRAN PLASMA : protein

MEMBRAN PLASMA : Fungsi

Sebagai pelindung sel Mempertahankan keutuhan sel, mengasingkan bahan sel hidup daripada bendalir di persekitaran. Pengangkutan : Bahan-bahan yang tertentu

sahaja boleh keluar dan masuk sel. Memainkan peranan penting dalam

mempertahankan badan daripada mikrob dan bahan yang bahaya.

Protein di membran plasma berfungsi sebagai antibodi yang melemahkan protein asing yang bahaya.

pengantar faal/ikun/2007 31

pengantar faal/ikun/2007 32

DASAR BIOLISTRIK

Biolistrik: kelistrikan di dalam sel atau jaringan hidup

Bbg kerja sistem tubuh diatur oleh sistem saraf trmsk sistem pengendali tubuh

Sel saraf sel peka rangsang

Bbg transport zat membran sel/plasma

Bbg kompartmen pertukaran antara lingkungan internal & eksternal

pengantar faal/ikun/2007 33

Bagaimana sistem saraf bekerja?

dasar: penghantaran impuls di sel saraf

Bagaimana proses terbangkitnya impuls? peristiwa kelistrikan di sel saraf (depolarisasi & potensial aksi/impuls)

Mengapa bisa terjadi? - keterlibatan ion-ion dlm kompartmen tubuh, terutama ion Na & K di ekstrasel & intrasel - membran sel semipermeabel pertukaran ion

potensial membran gradien konsentrasi & muatan antara ekstrasel & intrasel

pengantar faal/ikun/2007 34

“ISTIRAHAT” Perpindahan ion antar

ekstrasel dan intrasel

(melalui membran sel)

Beda potensial listrik

antara ekstrasel dan

intrasel: mantap

POLARISASI (Isoelektris)

Potensial Listrik Sel pada Keadaan yang Berbeda

Pasif:

Aktif:

Beda Kadar

Beda Muatan Listrik Kemudahan menembus

membran (saluran ion)

Pompa Na - K

Ekstrasel: Na+ Cl - K+ Intrasel: Na+ Cl - K+

Na+ Cl- K+ + + + + + + + +

Na+ Cl- K+ _ _ _ _ _ _ _ _

- 70 mV

pengantar faal/ikun/2007 35

pengantar faal/ikun/2007 36

pengantar faal/ikun/2007 37

RANGSANG

MEKANIK

SUHU

LISTRIK

KIMIA PROSES

TRANSDUKSI RESEPTOR

RESPONS

Perubahan Kegiatan Listrik Membran Reseptor

Penghantaran Kegiatan Listrik ke Pusat Saraf

BILA SEL DIRANGSANG?

pengantar faal/ikun/2007 38

BILA SEL DIRANGSANG? TRANSDUKSI RESEPTOR

Membran akan lebih permeabel, shg ion Na ekstrasel masuk ke intrasel kenegatifan intrasel berkurang penurunan beda potensial ekstrasel & intrasel (DEPOLARISASI)

Depolarisasi akan meningkatkan permeabilitas membran shg makin banyak ion Na ekstrasel yang masuk ke intrasel dan depolarisasi makin besar (LINGKARAN HODGKIN)

Bila peristiwa terus berlanjut, suatu saat depolarisasi mencapai ambang letup shg terbentuklah POTENSIAL AKSI; bila tidak berlanjut akan kembali ke keadaan istirahat (REPOLARISASI)

Potensial aksi yang menjalar IMPULS

pengantar faal/ikun/2007 39

RANGSANG

Na+ masuk intrasel Depolarisasi

Permiabilitas membran

Hodgkin Cycle

pengantar faal/ikun/2007 40

“ISTIRAHAT” Perpindahan ion antar

ekstrasel dan intrasel

(melalui membran sel)

Beda potensial listrik

antara ekstrasel dan

intrasel: mantap

POLARISASI (Isoelektris)

Potensial Listrik Sel pada Keadaan yang Berbeda

DIRANGSANG

Peningkatan beda

potensial listrik antara

ekstrasel dan intrasel

HIPER POLARISASI

Penurunan beda

potensial listrik antara

ekstrasel dan intrasel

DEPOLARISASI

PEMULIHAN

Beda potensial listrik

antara ekstrasel dan

intrasel ke polarisasi REPOLARISASI

pengantar faal/ikun/2007 41

a

0 mV

-55 mV

-70 mV

-85 mV

+20 mV

A B

C

D

E

A - B: masa laten

a dan b : depolarisasi

b

c

c: hiperpolarisasi

pengantar faal/ikun/2007 42

Akson

Sel Schwann

Node of Ranvier

Potensial Generator (Reseptor)

Potensial Aksi

Peningkatan kuat rangsang

akan meningkatkan amplitudo

depolarisasi (potensial reseptor)

Potensial reseptor tidak

mengikuti Hukum All or

None

pengantar faal/ikun/2007 43

Penghantaran Impuls di Neuron tak bermielin

pengantar faal/ikun/2007 44

Saltatory Conduction

Penghantaran potensial aksi melalui saraf bermielin

Impuls: potensial aksi yang dihantarkan

pengantar faal/ikun/2007 45

Penghantaran Impuls di Neuron bermielin

pengantar faal/ikun/2007 46

SINAPS

Impuls di suatu neuron akan diteruskan ke neuron

lain mll SINAPS

Neuron sblm sinaps neuron presinaps

Neuron stlh sinaps neuron postsinaps/

pascasinaps

Penghantaran pd SINAPS LISTRIK akson mll

GAP JUNCTIONS

Penghantaran pd SINAPS KIMIA perlu perantara

NEUROTRANSMITTER

pengantar faal/ikun/2007 47

SINAPS LISTRIK & KIMIA

pengantar faal/ikun/2007 48

PEMBENTUKAN EPSP & IPSP