sel & listrik biologis.pdf
TRANSCRIPT
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