Cell Structure and Function

(1)

Cell Structure

and

Function

(2)

(3)

UMUM

• Sel  unit struktural dan fungsional dr kehidupan

• cell theory: all living things are composed of cells, and new cells arise only from preexisting cells

• Jenis sel berdasar internal organization

– Eukaryotes : has compartmentalized cytoplasm with membrane-bounded organelles including a nucleus – Prokaryotes

(4)

Cell Types

Prokaryotes:

Single cell Eukaryote:

Single cells, colonies, multi-cellular

(5)

Eukaryotic Cell Types : Animal vs.

Plant

(6)

(7)

(8)

(9)

The CELL

(10)

 Membran sel

 Membran system

 Membranous organella

 Nonmembranous

 CYTOPLASMA VS CYTOSOL

ORGANELLA

√

Terdiri Biomembran

(11)

Cytoplasm consists of all the cellular contents between the plasma membrane and the nucleus, and has two components:

(1) the cytosol = (intracellular ﬂuid), water, proteins, lipids, carbohydrates, & electrolytes.

It contains masses of insoluble materials known as inclusions, or inclusion bodies (ex:glikogen)

(2) Organelles = specialized structures within thecell that have characteristic shapes; they perform speciﬁc functions

(12)

 Membran sel

 Membran system

 Membranous organella

 Nonmembranous

 CYTOPLASMA VS CYTOSOL

ORGANELLA

√

Terdiri Biomembran

(13)

(14)

• The total surface area of internal membranes far exceeds that of the plasma membrane

• ! membran internal/organel : membungkus organel

 maintain discrete biochemical environments

• Komposisi membran sel ~ membran internal : consist of lipids, proteins, and carbohydrates.

• 3 major classes of lipid: phospholipids, glycolipids, and cholesterol

• 4 major types of phospholipid : sphingomyelin, phosphatidylcholine, phosphatidylserine, &

phosphatidylethanolamine

(15)

Membran Sel

• Komponen :

1. Phospholipid : one polar (hydrophilic) head and two

nonpolar (hydrophobic) fatty acid tails = lipid bilayer

membrane surface

Unidentical membrane surface

noncovalent bonds

Cholesterol (dlm plasmalemma) can limit lateral fluid movement

 contribute to the mechanical stability of the plasmalemma.

E-face

P-face

(16)

Lipid rafts are microdomains containing cholesterol, sphingolipids, and certain

membrane proteinsn  sites for signaling

across the plasma membrane

(17)

2. Karbohidrat :

• p.u sbg oligosakarida dlm glikoprotrein atau glikolipid

• Glycolipids : lipids with attached sugar

residue (Sugar residues usually extend from the external surface)

• struktur permukaan bercabang (=glycocalyx), utk adhesi, cell-to-cell and cell-to-interstitial

matrix interactions; termasuk reaksi imun..

Membran Sel

(18)

(19)

Membran Sel

3. Protein  p.u bentuk globular

Macam : * Protein membran integral

 terikat erat dalam lapisan fosfolipid

* Protein membran perifer

 berikatan scr longgar pada permukaan, dg ikatan ionik

function : transport, receptors signals, attach

elements of the cytoskeleton, attach cells to the extracellular matrix (cell adhesion molecules), enzymatic activity when stimulated

(20)

(21)

Membran Sel

 membran plasma: membungkus sel  integritas struktur dan fungsi

 Memisahkan dengan lingkungan sekitar

 mengatur lalu-lintas molekul keluar/masuk sel

 selectively (semi) permeable

 Komunikasi & interaksi antar sel

 Signaling (transduksi signal ekstrasel  intra)

 Mempertahankan perbedaan potensial

(22)

Membrane transport

Passive transport

• difusi & osmosis

? ?

pasive

(23)

Passive

Processes of

Membrane

Transport

(24)

Active transport

• = energy-requiring process

1. Na⁺–K⁺ pump : antiport transport

2. Glucose transport : involves the symport 3. ATP-binding cassette transporters (ABC-

transporters) : transmembrane proteins that have two domains

(25)

(26)

other

• Endocytosis  membran menyelubungi

substansi extrasel  sitoplasma (dalam vesikel membran).

Cara : - fagositosis - Pinocytosis

- Endocytosis dimediasi reseptor  specific reactions as trigger

• Exocytosis  mngeluarkan substansi dr sel.

Dg vesikel  fusi dg membran  keluar

(27)

(28)

(29)

Microvilli

• Extensions of the Plasmalemma

diperkuat mikrofilamen

• Terpancang pada terminal web

(30)

 Membran sel

 Membran system

 Membranous organella

 Nonmembranous

 CYTOPLASMA VS CYTOSOL

ORGANELLA

√

Terdiri Biomembran

√

(31)

MEMBRANOUS ORGANELLA

Mitochondria

Endoplasmic reticulum

Golgi apparatus

lysosomes

(32)

Mitochondria

lysosomes

Nucleus

(33)

Mitochondria

• (dalam bentuk tunggal  Mitochondrion)

• Peran utama : Produksi ATP

• Sifat :

– mobile and flexible. (pada beberapa sel, cenderung ‘diam’; terutama di bagian yang memerlukan energi tinggi (ex: dekat flagella, antara miofibril)

– self-reproducing, punya DNA sirkuler sendiri

(34)

STRUKTUR

• Membran 2 lapis

 Luar :Permukaan halus, berpori.

Permeabel thd molekul kecil.

Mengandung porins

 Dalam : - kurang porous, bersifat semipermeabel - membentuk lipatan  cristae

- memiliki subunit membran dalam => untuk sintesa ATP

* Ruang intermembran  (lanjut) intracristal space, berisi matrix

Matrix berisi : air, granul2 matrix, DNA circular, ribosom, enzym2 utk fungsi mitokhondrion

Mitochondria

(35)

The outer membrane is involved in lipid synthesis and fatty acid metabolism. The inner membrane contains the respiratory chain enzymes and transport proteins needed for the synthesis of ATP.

(36)

• mtDNA was found to vary according to cell type

– Low in platelets (Platelets have only two to six mitochondria).

– Red blood cells do not contain mitochondria

• Highest in brain, liver, kidney

• Human mtDNA exhibits strict maternal inheritance

• Mitochondr

ia

(37)

Mitochondria

lysosomes

Nucleus

(38)

Endoplasmic Reticulum

• Pada umumnya terletak antara inti dan Golgi- kompleks.

• Peran :

 pembentukan vesikel atau cisternae

 dalam transpor vesikel

 dalam sintesa, pengemasan, dan pemrosesan berbagai substansi

(39)

Endoplasmic Reticulum

• 2 macam Tipe :

* Rough ER: Memiliki ribosom.

Peran : sintesa protein membran * Smooth ER: Tanpa ribosom.

Peran : - detoksifikasi

- pemecahan glikogen - sintesa steroid

- metabolisme lemak

(40)

(41)

SER

• Membran lebih tipis dari membran sel

• Bentuk:

– Lamellar – Vesikular – Tubular

• Dinamik

• Untuk metabolisme molekul kecil

• Utk Mx detoksifikasisel

• Terlibat dlm sintesa lipid & steroid

(42)

RER

• T.u lamellar saling berhubungan

• Ditempeli ribosom via riboforin

• Utk sintesa protein

• Dpt menjadi SER

(43)

Mitochondria

lysosomes

Nucleus

(44)

Golgi apparatus

• STRUKTUR : Seperti sekumpulan kantung- kantung gepeng.

Terdiri 3 kompartemen :

* Saluran cisternae lengkung yang pipih * Vesikel2 di tepi cisternae tsb

* Vakuol2 terkondensasi di bagian konkaf cisternae

P.u berada dekat inti (juxtanuclear). Lain : dekat centriol.

(45)

FUNGSI :

• Sintesa polisakarida

• Modifikasi produk2 sekresi (via glikosilasi)

• Menyeleksi produk2 sekresi

• Mengemas produk2 sekresi

• Mengkonsentrasikan & penyimpanan produk2 sekresi

Golgi apparatus

(46)

(47)

(48)

Mitochondria

lysosomes

Nucleus

(49)

Lysosome

STRUKTUR :

• Berupa vesikel sferis berisi materi seperti kristal.

• ISi : enzym2 pencernaan seluler. P.u berupa glikoprotein.

• Enzym terpenting (khas): Acid phosphatase

• Membran berupa lapisan lipid bilayer

(50)

FUNGSI :

• Pencernaan seluler : Mengandung + 40

enzym (hidrolitik) untuk pencernaan intersel.

pH optimal : + 5. (asam)

Lysosome

(51)

MACAM :

• Lisosom Primer

  bersifat elektron dense

 tersebar di sitoplasma.

 Enzym pada umumnya inaktif (hrs diglikosilasi di Golgi)

• Lisosom Sekunder  dr Fusi lisosom primer dg fagosom.

Residual Bodies  berupa inklusi dalam

membran, mengandung materi yg tidak tercerna

Lysosome

(52)

Lysosome

(53)

(54)

peroxisomes

• spherical membrane-bound organelles

• contain a special enzyme that degrades peroxides (e.g., hydrogen peroxide) &

enzymes needed for breaking down very–

long-chain fatty acids, which are ineffectively degraded by mitochondrial enzymes

• function in the control of free radicals

• In liver cells, peroxisome involve in formation

of the bile acids.

(55)

Mitochondria

lysosomes

Nucleus

(56)

(57)

Nukleus

Terdiri dari :

a. Chromatin (tdd DNA-protein complex)

b. nuclear envelope  terdiri dari membran bilayer

- Memiliki pori-pori (untuk keluar-masuk substansi)

- Berhubungan dengan ER

c. Nucleolus (pl :nucleoli) tempat sintesa rRNA -Tempat dimulainya terbentuknya ribosom

d. Nucleoplasma e. Nuclearpore

(58)

Nukleus

(59)

NUCLEAR ENVELOPE -membran ganda, luar

ditempati ribosom, dalam berdinding lamina fibrous NUCLEAR PORE

-Berbentuk octagonal -Untuk lewat substansi2 NUCLEOPLASMA

- fibrillar, dpt mengikat reseptor horman & DNA baru

(60)

NUCLEOLUS

• Mensintesa rRNA

• Pars granulosa : bergranul padat, utk pematangan subunit ribosom

• Pars fibrosa : tdd transkrip r RNA baru

KROMATIN

- Tdd DNA dan protein

- Type : heterochromatin  gelap, pasif Euchromatin  pucat, aktif

(61)

(62)

(63)

In the constitutive pathway, vesicles fuse spontaneously with the plasma

membrane. In the regulated pathway, the vesicles fuse only when triggered by a signal such as a hormone.

(64)

(65)

(66)

 Membran sel

 Membran system

 Membranous organella

 Nonmembranous

 CYTOPLASMA VS CYTOSOL

ORGANELLA

√

Terdiri Biomembran

(67)

NONMEMBRANOUS ORGANELLA

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

(68)

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

(69)

Ribosome

• Tersusun dari 2 subunit; besar dan kecil

• Type: mitochondrial (20nm) dan cytoplasmic (25nm)

• Untuk sintesa protein

When protein synthesis is complete, the subunits

separate

(70)

• 2 macam, berdasar ikatannya

– free cytoplasmic ribosome  tersebar dlm sitoplasma, relatif inaktif

– Polysome/polyribosome  ribosome yang menempel pada mRNA

(71)

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

(72)

cytoskeleton

• = rangka sel, yang berada dalam sitoplasma  bentuk, gerak, transpor, dinamika sel

• Terdiri dari 3 macam protein : microtubule, intermediate filament, and microfilament.

(73)

cytoskeleton

• MIKROTUBULE :

– paling tebal. Tdd sub unit α dan β tubulin.

– di MTOC melekat pada inti & kromosom – dari centrosome

– Membentuk cilia, flagella, dan basal bodies

• MICROFILAMEN :

– paling tipis, lbh fleksible

– Berada di sitoplasma, atau terakumulasi lokal (terminal web, tepi sel, mikrovilli)

– T.u actin

• INTERMEDIATE : – berbentuk spt tali.

– Berada di antara inti dan sitoplasma

(74)

cytoskeleton

(75)

FUNGSI KHUSUS :

• Mikrotubule : membentuk ‘jalan’, utk pergerakan organella, perpindahan kromosom saat mitosis, dan membentuk organel lain (ex:centriole, cilia)

• Mikrofilamen : kontaktil & untuk mechanical support.

• Intermediate : stabilisasi (struktur & bentuk)

stabilisasi posisi organel, & transpor material. Ex : neurofilamen.

cytoskeleton

(76)

cytoskeleton

(77)

Microvilli

• Extensions of the Plasmalemma

diperkuat mikrofilamen

• Terpancang pada terminal web

(78)

Ribosomes

Cytoskeleton

Centrioles

Centrosome

(79)

Centriole

STRUKTUR

Terdiri dari 9 pasang triplet mikrotubul

• Berbentuk tabung pendek

• Dikelilingi materi (yang tercat padat)  pericentriolar material (pd interfase)

Peran :

* pembentukan basal bodies

* mengatur struktur sel

* mengatur lalu lintas dalam sel

* Pembelahan sel : mengatur gelendong pembelahan

(80)

Centriole

(81)

CILIA

- Motil, spt cemeti - Pusat=axoneme :

tdd 9 mikrotubular perifer + 1 ps

mikrotubular central

FLAGELLA

-Spt cilia, lbh panjang -Axoneme terpisah dg plasmalemma

BASAL BODIES -Dr migrasi

Centriol ke apex -Berada di dasar cilia dan flagella - Struktur mirip Centriol

(82)