Biomakromolekul dan Sel Eukariota

(1)

SGBM

2019TENTIR Nadiya Diena Christopher Christian Nathaniel Evan R W QC Abdullah Muqaddam Syailendra Karuna S Damayanti Angelina MEDIA Stella Clarissa Gabrielle Adani Rachelya Nurfirdausi I

“I like nonsense; it w akes up the brain cells.” – Dr. Seuss

BI OMAKROMOLEKUL D AN SEL EUKARIOTA

02

07

13

20

26

29

34

45

(2)

Siepend FKUI 2018 | SGBM: Biomakromolekul dan Sel Eukariota 2

1.

MONOSAKARIDA

Ø Rumus umum (CH2O)n

Ø Memiliki dua atau lebih gugus hidroksil Ø Klasifikasi monosakarida :

o Berdasarkan jumlah atom C (triosa, pentosa, heksosa).

o Berdasarkan gugus yang dimiliki (ketosa memiliki gugus keton dan aldosa memiliki gugus aldehid)

CONTENTS AT A GLANCE

• Monosakarida

• Disakarida

• Oligosakarida

• Polisakarida

• Struktur pati dan selulosa

• Struktur simple sugar

• Peran karbohidrat

01 ^QBD-1 INTERAKTIF

KARBOHIDRAT

(3)

Ø Isomerasi Monosakarida

• Pada monosakarida terdapat banyak senyawa isomer yang memiliki rumus molekul sama, tetapi bentuk berbeda.

Ø Derivatif Monosakarida

• Gugus hidroksil pada monosakarida dapat digantikan dengan gugus lain.

2.

DISAKARIDA

• Tersusun atas dua monosakarida yang digabungkan dengan ikatan glikosidik.

• Contoh:

o Maltosa (glukosa-glukosa) o Sukrosa (glukosa-fruktosa) o Laktosa (glukosa-galaktosa)

(4)

Siepend FKUI 2018 | SGBM: Biomakromolekul dan Sel Eukariota 4 Ø Sintesis Disakarida

3.

OLIGOSAKARIDA

• Tersusun atas tiga sampai sepuluh monosakarida. Oligo- artinya few atau beberapa

• Kebanyakan oligosakarida tidak bisa dicerna oleh enzim pencernaan manusia.

4.

POLISAKARIDA

• Polimer yang terdiri dari ratusan hingga ribuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik. Poli- artinya banyak.

• Biasanya hanya terdiri dari satu jenis monosakarida, yang paling umum adalah glukosa. Namun, membentuk ikatan glikosidik yang berbeda-beda

• Contoh :

- Pati (amilosa, amilopektin) - Glikogen

- Selulosa - Kitin

(5)

STRUKTUR PATI DAN SELULOSA

STRUKTUR SIMPLE SUGAR (MONOSAKARIDA)

Ø Setiap molekul gula terdiri dari atom-atom karbon yang terhubung bersama

(6)

Siepend FKUI 2018 | SGBM: Biomakromolekul dan Sel Eukariota 6 Ø Formula straight-chain fruktosa à ketoheksosa

Ø Formula straight-chain glukosa à aldoheksosa

Ø Glukosa dan Galaktosa dapat berubah dari rantai terbuka à cincin tertutup (piranosa, terdiri dari 5 karbon dan 1 oksigen) dengan self-reaction

Ø Fruktosa dapat berubah dari rantai terbuka menjadi cincin tertutup (furanosa, terdiri dari 4 karbon dan 1 oksigen) dengan self-reaction

Ø Glukosa biasa digambar dalam Proyeksi Haworth dalam cincin planar Ø Konformasi kursi glukosa à bentuk 3D

Ø Model ball-and-stick untuk konformasi kursi glukosa

PERAN KARBOHIDRAT

Ø Sumber energi (monosakarida dan polisakarida, utamanya glukosa) Ø Penyimpanan energi (glikogen)

Ø Peran struktural (penyusun DNA (deoksiribosa), RNA (ribosa), koenzim) Ø Sebagai tanda pengenal sel dengan membentuk glikoprotein, glikolipid

(oligosakarida)

(7)

Ø Turunannya dapat digunakan menjadi obat (contoh: Cardiac Glycoside)

LIPID

• Merupakan molekul nonpolar

• Larut dalam pelarut organik, seperti benzene atau kloroform, tetapi tidak larut dalam air

• Terbagi menjadi trigliserida, steroid, dan fosfolipid

TRIGLISERIDA/LEMAK

• Terdiri atas molekul gliserol yang bertautan dengan tiga asam lemak menggunakan ikatan ester (triasilgliserol).

• Asam lemak adalah rantai hidrokarbon panjang tidak bercabang dengan 1 grup karboksil pada salah satu ujungnya.

• Antar ujung pada asam lemak punya struktur yang sangat berbeda. Ujung rantai hidrokarbon (—CHn) bersifat hidrofobik, sementara ujung rantai karboksil (—COOH) bersifat hidrofilik dan lebih reaktif.

• Ujung rantai karboksil bermuatan negative (—COO^-) pada pH fisiologis (7,4)

• Terbagi atas saturated fat (lemak jenuh; kaki lipid fleksibel, tidak punya ikatan rangkap) dan unsaturated fat (lemak tak jenuh; punya ikatan rangkap minimal

• Lipid

• Trigliserida

• Steroid

• Fosfolipid

• Peran lipid

02 ^QBD-1 ^LIPID

(8)

STEROID

• Tersusun bukan atas rantai hidrokarbon, melainkan mengandung empat cincin tertentu yang mengikat gugus fungsional.

• Contohnya adalah : Kolesterol yang berfungsi untuk menjaga struktur fosfolipid bilayer dan sebagai prekursor hormon seks pria dan wanita, hormon adrenal kortikoid, dan garam empedu

(9)

FOSFOLIPID

• Merupakan struktur utama membran sel.

• Serupa dengan triasilgliserol, namun hanya memiliki dua asam lemak sehingga disebut diasilgliserol.

• Asam lemak yang satunya diganti dengan gugus fosfat yang berikatan kovalen dengan gugus polar seperti kolin.

• Ujung yang bersifat polar bersifat hidrofilik, sementara ujung satu lagi yang berisi dua ekor asam lemak bersifat hidrofobik.

• Fosfolipid memiliki sebuah kepala kutub dan dua ekor yang tersusun dari rantai hidrokarbon (biasanya asam lemak antara 14-24 atom karbon)

• Salah satu ekor biasanya memiliki 1 atau lebih ikatan rangkap (tidak jenuh) sementara ekor yang lain tidak (jenuh) à memengaruhi fluiditas membrane

• Pembentuk membran sel yang utama antara lain: fosfogliserida, sphingomyelin, dan kolesterol

o Fosfogliserida

§ Fosfolipid utama adalah fosfogliserida à terbuat dari gliserol 3 atom karbon

§ 2 atom karbon terikat pada masing-masing ekor, 1 atom karbon terikat pada fosfat

§ 3 jenis fosfogliserida utama pada membrane plasma:

• Fosfatilidetanolamin

• Fosfatidilserine

• Fosfatidilkolin

(10)

(11)

o Sphingomyelin

§ Fosfolipid lain yang penting à sphingomyelin yang terbuat dari sphingosine

§ Sphingosine à rantai panjang asil, pada salah satu ujung terdapat 2 molekul OH dan 1 grup amino (NH2)

§ Pada sphingomyelin, rantai asam lemak menempel pada grup amino dan 1 grup fosfokolin menempel pada salah satu grup hidroksil

o Kolesterol

§ Terdapat 1 molekul kolesterol setiap 1 molekul fosfolipid pada membrane

§ Terbentuk dari struktur cincin steroid yang kaku

§ Pada salah satu ujung menempel satu molekul polar hidroksil, pada ujung lain menempel rantai hidrokarbon pendek

§ Pada membrane, bagian hidroksil terletak dekat dengan kepala polar dari molekul fosfolipid

(12)

PERAN LIPID

• Penyimpanan energi dan isolator panas (e.g. Triasilgliserol).

• Memiliki peran hormonal (e.g. Testosteron, estrogen)

• Proteksi (e.g. Triasilgliserol dan zat lilin)

• Komponen struktural dari membran pada sel (e.g. Fosfolipid dan kolesterol)

• Prekursor senyawa penting (e.g. Omega 3, Omega 6, Omega 9, Kolesterol)

(13)

PROTEIN

• Merupakan makromolekul yang menjalankan hampir semua aktivitas sel.

Wujud dari protein tersebut sendiri bisa berupa enzim (meningkatkan laju reaksi kimia), reseptor & transporter (menentukan kepada apa sel bereaksi dan molekul apa yang masuk dan keluar sel), antibodi, penyusun struktur sel, dan lain-lain.

• Setiap protein mempunyai struktur yang unik untuk menjalankan fungsi yang bermacam-macam itu.

• Terdiri atas senyawa gabungan sederhana (monomernya adalah asam amino).

Protein merupakan polimer yang terbentuk dari monomer-monomer asam amino (asam amino satu dengan asam amino lain akan bergabung membentuk rantai panjang yang disebut protein).

• Setiap protein memiliki atom carbon, hidrogen, nitrogen, dan oksigen. (dan juga sulfur bagi protein yang memiliki asam amino methionin dan/atau sistein)

• Asam amino yang membentuk protein berikatan dengan ikatan peptida.

• Fungsi dari protein ditentukan oleh struktur tiga dimensi dari protein.

• Protein

• Jenis-jenis asam amino

• Struktur Protein

• Peran Protein

03 ^QBD-1 PROTEIN

(14)

• Terdapat 20+1 macam asam amino yang biasa terdapat dalam protein.

(Secara umum ada 20, namun pada beberapa protein ditemukan tambahan 1 asam amino yaitu selenosistein, seperti sistein tapi atom sulfur diganti selenium)

• Setiap asam amino memiliki gugus asam karboksil (COOH) dan gugus amina (NH3) yang berikatan dengan satu atom karbon yang disebut α-karbon.

• Terbagi atas backbone dan side chain (R group).

JENIS-JENIS ASAM AMINO

• Side chain menentukan fisiologis dari protein tersebut. Komponen yang menyusun side chain berbeda-beda pada 20+1 asam amino yang ada. Hal inilah yang menyebabkan variasi pada struktur dan fungsi protein tersebut.

• Terdapat beberapa kategori dari side chain, antara lain:

• Polar charged.

• Side chain sebagai asam atau basa yang bermuatan penuh (positif(basa) atau negative(asam)) pada kondisi pH fisiologis.

• Hal ini menyebabkan mereka bisa berikatan ionik dengan spesies bermuatan lain di sel.

• Contoh: asam aspartate / Asp (-), asam glutamate / Glu (-), lisin / Lys (+), histidin / His (+) dan arginin / Arg (+).

• Polar uncharged.

• Side chain bermuatan parsial (positif atau negative) sehingga bisa membuat ikatan hidrogen dengan molekul lain, termasuk air.

• Cukup reaktif

• Contoh: asparagine / Asn, glutamine / Gln, threonine / Thr, serine / Ser, tyrosine /Tyr

(15)

• Nonpolar

• Side chain bersifat hidrofobik (non polar) sehingga tidak bisa membuat ikatan elektrostatis atau berinteraksi dengan air

• Bagian side chain tidak mengandung oksigen dan nitrogen

• Bervariasi dalam bentuk dan ukurannya à berikatan van der Waals satu sama lain

• Contoh: alanine/Ala, valine/Val, leucine/Leu, isoleucine/Ile, tryptophan/Trp, phenylalanine/Phe, dan methionine/Met

• Side chain with unique properties

• Terdiri dari glisin, prolin, dan cystine.

• Pada protein, berperan dalam membentuk struktur-struktur khusus.

• Glycine/Gly: side chain berupa atom hidrogen à bukan merupakan C kiral

• Proline/Pro: gugus amino pada back bone menjadi bagian dari cincin yang dimilikinya

• Cysteine/Cys: mengandung grup sulfidril (-SH), dapat

membentuk ikatan disulfida dengan molekul Cysteine yang lain menjadi Cystine

(16)

STRUKTUR PROTEIN

Struktur yang dimiliki protein ada 4, yaitu:

• Struktur primer

• Sekuen linier dari asam amino yang membentuk rantai

• Menentukan bentuk 3 dimensi dari protein dan fungsinya

• Tersusun atas ikatan-ikatan peptida (yang merupakan ikatan kovalen) antar back-bone asam amino

• Intinya struktur primer itu rantai lurus dari protein (rantai lurusnya aja, jadi kita cuma tau urutan asam amino nya aja)

(17)

• Struktur sekunder

• Merupakan konformasi yang terbentuk dari bagian backbone polipeptida karena adanya ikatan hidrogen antara oksigen pada gugus CO/karbonil dan hidrogen pada gugus NH/amina

• Terdapat 2 bentuk konformasi, yaitu alpa-heliks dan beta-pleated sheet

• Alpa-heliks: backbone berbentuk tabung, spiral. Backbone terletak di dalam helix, yang membentuk helix adalah side chainnya. Struktur heliks distabilkan oleh ikatan hydrogen antara atom-atom pada satu ikatan peptide, side-chain dari asam amino menghadap keluar

• Beta-pleated sheet: backbone berbentuk lipatan-lipatan. Dapat tersusun secara parallel/arah rantai searah (gambar kiri) atau anti

parallel/arah rantai berlawanan

(gambar kanan)

• Struktur tersier

• Mendeskripsikan konfirmasi dari SELURUH rantai polipeptida. Jadi yang struktur sekunder tadi kan sebagian (backbone nya aja), ini seluruh (sama rantai samping R nya juga).

• Distabilkan oleh jajaran ikatan antara macam-macam sisi rantai samping asam amino dari protein

• Ada interaksi ionik (antar sidechain bermuatan), ada interaksi

polar/dipoldipol (antar sidechain polar uncharged), ada interaksi van der waals (antar sidechain non-polar)

• Tidak seperti struktur sekunder, penyusunan struktur tersier “literally” tak

(18)

• Struktur kuartener

• Protein yang tersusun atas lebih dari 1 rantai polipeptida / subunit.

• Dihubungkan oleh ikatan nonkovalen antara bagian-bagian hidrofobik.

• Apabila subunit yang menyusun identik, disebut protein homodimer.

Apabila subunit yang menyusun berbeda, disebut protein heterodimer.

(19)

PERAN PROTEIN

• Katalis (mempercepat reaksi kimia e.g. enzim)

• Transpor (hemoglobin, protein pada membran sel)

• Memberi struktur pada sel (sitoskeleton tersusun atas berbagai macam protein)

• Mobilitas (flagellum pada sperma pria tersusun atas berbagai macam

(20)

•

APA ITU DNA?

• DNA adalah molekul yang membawa informasi genetik yang terdapat di sel-sel makhluk hidup.

• Gen adalah segmen pada DNA yang berperan sebagai pemberi instruksi dalam pembuatan molekul protein.

• Pada tubuh manusia, terdapat kurang lebih 20000 gen.

• Apa itu DNA?

• Struktur DNA

• Nukleotida DNA

• Wujud-wujud DNA

• DNA mitokondria

04 ^QBD-1 _DNA

(21)

STUKTUR DNA

• DNA (Deoxyribonucleic Acid) adalah sebuah molekul yang memiliki 2 rantai polinukleotida panjang dan terdiri dari 4 tipe subunit nukleotida.

• Kedua rantai DNA ini memiliki arah yang berlawanan satu sama lain (Antiparallel à Salah satu rantai dari 5’ ke 3’, yang lain dari 3’ ke 5’). 5 dan 3 adalah nomor karbon tempat gugus fosfat nempel ke gula.

• Kedua rantai saling dihubungkan oleh ikatan hidrogen di antara basa nukleotida rantai pertama dan kedua.

NUKLEOTIDA DNA

• Nukleotida DNA tersusun oleh sebuah gula 5 karbon (Deoksiribosa) yang berikatan dengan sebuah gugus fosfat dan sebuah basa nitrogen.

• Nukleotida-nukleotida pada suatu rantai dihubungkan dengan ikatan fosfodiester pada bagian gula dan fosfatnya sehingga membentuk backbone dari DNA berupa pengulangan gula-fosfat-gula-fosfat.

• Gugus fosfat akan berikatan pada hidroksil karbon 5 (5’), sedangkan hidroksil pada karbon 3 (3’) akan membentuk ikatan fosfodiester dengan gugus fosfat yang berikatan pada karbon 5 (5’) nukleotida selanjutnya.

• Suatu rantai DNA panjang akan memiliki ujung-ujung yang dapat dibedakan menjadi ujung 5’-fosfat dan ujung 3’-hidroksil.

(22)

(23)

• Basa nitrogen nukleotida terdiri dari 2 jenis, yaitu basa purin yang strukturnya memiliki 2 cincin dan basa pirimidin yang hanya memiliki satu cincin.

• Basa purin (Adenin, Guanin) akan selalu berpasangan dengan basa pirimidin (Timin, sitosin). Contoh: Adenin akan selalu berpasangan dengan Timin, sedangkan Guanin akan selalu berpasangan dengan Sitosin. (AT dan GC)

WUJUD-WUJUD DNA

• Secara umum, DNA memiliki struktur yang sama yaitu berupa rantai ganda atau double helix.

• Beberapa faktor dapat mempengaruhi variasi dari wujud DNA tersebut.

• Variasi-variasi ini dapat menunjukkan adanya perbedaan konformasi pada gula deoksiribosa, rotasi pada ikatan yang membentuk backbone fosfo deoksiribosa, dan rotasi pada ikatan N-glikosidik antara gula deoksiribosa dan basa nitrogen. Berdasarkan perbedaan wujudnya, DNA dapat dibedakan menjadi:

1. A-form: DNA tersusun dalam bentuk heliks ganda dengan putaran arah kanan (Right-handed) yang sama seperti B-form, tetapi heliksnya lebih lebar dan jumlah pasangan basa per putarannya lebih banyak dari B-form. Banyak terdapat pada struktur crystal. Keberadaan A- DNA pada sel masih belum diketahui secara jelas.

2. B-form: DNA dengan struktur yang paling stabil dan merupakan struktur yang biasanya digunakan sebagai acuan dalam pembelajaran karakteristik DNA.

3. Z-form: Memiliki perbedaan yang jelas dengan B-DNA, yaitu arah putaran heliksnya yang berputar ke kiri (Left-handed). Memiliki 12 pasang basa per putaran heliks dan memiliki struktur yang lebih panjang dari A-DNA dan B-DNA. Backbone DNAnya memiliki bentuk

(24)

DNA MITOKONDRIA

• Sekitar 1% dari DNA sel terdapat di mitokondria sel (mtDNA)

• mtDNA ini mengkode ribosom dan transfer RNA khas mitokondria serta 13 protein yang penting dalam proses respirasi sel

• Salah satu karakteristik penting dari mtDNA adalah diwariskannya mtDNA ini dengan prinsip penurunan non-mendelian yaitu maternal inheritance (Semua mitokondria berasal dari ovum pada saat formasi zigot).

• Beberapa ciri-ciri mtDNA adalah:

o Berbentuk sirkular, berantai ganda, dan terdiri dari rantai heavy dan light

o Mengkode 13 subunit protein dari rantai respirasi (7 subunit NADH dehydrogenase, sitokrom b dari kompleks III, 3 subunit sitokrom oksidase, dan 2 subunit ATP synthase)

o Mengkode 22 molekul mt tRNA

o Memiliki beberapa kode genetic yang berbeda (UGA dibaca sebagai Trp, AGA dan AGG sebagai stop kodon)

o Laju mutasi yang tinggi

(25)

(26)

•

RNA adalah polimer ribonukleotida purin dan pirimidin yang saling berikatan melalui ikatan fosfodiester yang serupa dengan yang terdapat di DNA.

STRUKTUR RNA

• Berupa polimer yang disusun oleh nukleotida-nukleotida

• Biasanya memiliki satu rantai saja, berbeda dengan DNA yang dua rantai

• Komponen gula tempat fosfat dan basa nitrogen berikatan berupa gula ribosa

• Memiliki 4 jenis basa nitrogen, yaitu adenin, guanin, timin, dan urasil

• Basa nitrogen adenin berpasangan dengan urasil, sedangkan guanin berpasangan dengan sitosin (AU dan GC)

• Struktur RNA

• Struktur sekunder RNA

• Pembentukan RNA

• Jenis-jenis RNA

05 ^QBD-1 _RNA

(27)

STRUKTUR SEKUNDER RNA

• Walaupun biasanya berupa rantai tunggal, RNA mampu membentuk struktur sekunder

• Rantai tunggal dari RNA dapat melipat dan basa nitrogennya dapat berikatan dengan basa nitrogen pada rantainya sendiri (G berpasangan dengan C, A berpasangan dengan U) sehingga membentuk struktur dengan karakter serupa rantai ganda (Hairpin)

PEMBENTUKAN RNA

• RNA dibentuk oleh enzim RNA polymerase

• RNA polymerase membentuk rantai polinukleotida RNA berdasarkan sekuens dari rantai DNA template. (Bersifat komplemen, A jadi U, G jadi C, dan

sebaliknya)

• RNA polymerase menghubungkan nukleotida-nukleotida yang komplemen dengan template rantai DNA sehingga menghasilkan polinukleotida RNA yang panjang

(28)

JENIS-JENIS RNA

(29)

•

PROTEIN SEBAGAI SITOSKELETON

• Sitoskeleton berfungsi untuk memberi sel kekuatan struktural, menjaga bentuk sel, dan memberikan sel kemampuan untuk bergerak

• Protein aksesori penting dalam pembentukan filamen-filamen sitoskeleton di lokasi tertentu (Filamen aktin, mikrotubul, filamen intermediet)

• Salah satunya adalah protein motor yang berfungsi mengubah energi dari hidrolisis ATP menjadi gaya untuk menggarakan organel di sepanjang filamen atau menggerakan filamen itu sendiri

o Filamen aktin à Dibentuk oleh protein aktin CONTENTS AT A GLANCE

• Struktur RNA

• Struktur sekunder RNA

• Pembentukan RNA

• Jenis-jenis RNA

06 ^QBD-1 PERAN PROTEIN DALAM MEMBENTUK DAN

MEMPERTAHANKAN STRUKTUR ORGANISME

(30)

Siepend FKUI 2018 | SGBM: Biomakromolekul dan Sel Eukariota 30 o Mikrotubul à Dibentuk oleh protein tubulin

o Filamen intermediet à Dibentuk oleh protein filamen intermediet (ada banyak jenisnya, contoh: keratin)

o

PROTEIN SEBAGAI PENYUSUN MATRIKS EKSTRASELULER

• Matriks ekstralelur dibentuk oleh berbagai makromolekul seperti polisakarida dan protein

• Matriks ekstraseluler dibentuk oleh 3 kelas makromolekul:

Glikosaminoglikans, protein fibrosa, dan glikoprotein

o Glikosaminoglikans adalah polisakarida yang berikatan kovalen dengan protein dalam bentuk proteoglikans

o Protein fibrosa kebanyakan merupakan bagian dari serat kolagen.

o Glikoprotein membantu sel dalam bermigrasi, menetap, dan berdiferensiasi

• Serat kolagen memberi kekuatan dan membantu mengatur matriks, sedangkan protein fibrosa lain seperti elastin memberikan ketahanan.

s

(31)

PROTEIN SEBAGAI PENGHUBUNG ANTAR SEL DAN MATRIKS EKSTRASELULER

• Protein merupakan pembentuk utama dari berbagai penghubung antar sel maupun antar sel dan matriks ekstraseluler

s

(32)

PROTEIN SEBAGAI MESSENGER DAN PERSINYALAN DALAM

PERKEMBANGAN ORGANISME

• Pada perkembangan organisme, terjadi proses diferensiasi sel

• Pada diferensiasi sel, terjadi perubahan ekspresi gen

• Dalam mengubah ekspresi gen, terdapat molekul sinyal dan resepsi sinyal melalui transduksi sinyal

s

(33)

s

(34)

•

FUNGSI MEMBRAN SEL

Ø Melindungi sel

Ø Sebagai barrier untuk membatasi lingkungan intraseluler dan ekstraseluler Ø Pertukaran molekul dengan lingkungan luar sel (Selektif permeabel) Ø Membantu aktivitas biokimia sel

Ø Sebagai reseptor yang menangkap stimulus dari luar sel Ø Berperan dalam proses transduksi sinyal

Ø Berperan dalam membentuk Adhesi sel (Hubungan antarsel)

STRUKTUR MEMBRAN SEL

• Membran sel terdiri atas:

Ø Lipid bilayer Ø Karbohidrat

• Fungsi membran sel

• Struktur membran sel

• Protein transpor membran

• Transpor membran

07 ^QBD-1 MEMBRAN SEL

(35)

Ø Protein:

Ø Protein integral Ø Protein perifer

Ø Lipid-anchored protein

LIPID BILAYER

• Merupakan Struktur dasar dari membran sel Bersifat amfifilik:

a. Memiliki bagian hidrofilik (Kepala) b. Memiliki bagian hidrofobik (Ekor) Jenis lipid yang paling banyak: Fosfolipid

Fosfolipid

Ø Memiliki kepala yang bersifat polar dan mengandung fosfat

Ø Memiliki dua ekor hydrocarbon/ hydrocarbon tails yang bersifat hidrofobik Ø Terdapat perbedaan antara kedua ekor: Salah satu ekor biasanya memilki

ikatan rangkap cis (Tidak jenuh), sedangkan yang lain tidak memiliki ikatan rangkap (Jenuh)

Ø Perbedaan kejenuhan ini mempengaruhi fluiditas membran Ø Fosfolipid utama di membran sel: Fosfogliserida

Ø Fosfolipid dibagi lagi menjadi:

A. Fosfogliserida

s

(36)

• Atom karbon ketiga dari gliserol berikatan dengan fosfat, yang dapat berikatan dengan salah satu jenis head group

• Contoh jenis fosfogliserida sesuai fosfat yang ditempeli :

Phosphatidylserine, Phosphatidyletanolamine, Phosphatidylcholine

B. Sphingomyelin

• Dibentuk oleh Sphingosine

• Sphingosine adalah rantai akil dengan satu kelompok amino (NH2) dan dua kelompok hidroksil (OH) pada salah satu ujungnya

• Pada sphingomyelin, sebuah ekor asam lemak berikatan dengan

kelompok amino dan sebuah kelompok phosphocoline berikatan dengan kelompok hidroksil terminal

s

(37)

C. Kolesterol

• Memiliki struktur cincin yang kaku

• Berikatan dengan sebuah kelompok hidroksil polar dan sebuah rantai hidrokarbon non polar

• Pada membrane bilayer, kelompok hidroksil dari kolesterol berdekatan dengan kepala polar dari molekul fosfolipid

• Berfungsi membantu fluiditas membran

KARBOHIDRAT

Ø Lebih dari 90% berikatan kovalen dengan protein membentuk glikoprotein Ø Karbohidrat sisanya berikatan kovalen dengan lipid membentuk glikolipid Ø Karbohidrat dari glikoprotein memiliki bentuk olisakarida hidrofilik yang

pendek dan bercabang

(38)

PROTEIN

Ø Protein yang mempenetrasi fosfolipid bilayer, disebut juga transmembrane protein

Ø Bersifat amfifatik, Memiliki bagian yang bersifat hidrofilik dan hidrofobik Ø Fungsi:

• Reseptor

• Channel atau transporter ion atau zat melewati membran

• Sebagai agen dalam transport elektron ketika proses fotosintesis dan respirasi

Ø Jenis protein:

a. Protein integral

Ø Seluruh protein menembus lipid bilayer dan menonjol keluar pada sisi sitoplasmik dan ekstraseluler

Ø Disebut juga protein transmembran Ø Fungsi:

§ Sebagai reseptor

§ Sebagai transporter/channel

§ Sebagai agen untuk transpor elektron saat fotosintesis dan respirasi

(39)

b. Protein Perifer

Ø Terdapat di luar lipid bilayer

Ø Terikat dengan kepala lipid bilayer atau dengan protein integral melalui ikatan nonkovalen

Ø Fungsi :

§ Membantu memperkuat membran

§ Membantu transmisi sinyal

§ Sebagai Enzim

c. Lipid-anchored Protein

Ø Terdapat di luar lipid bilayer

Ø Terikat dengan lipid yang menempel pada bilayer

Ø Yang paling umum : GPI-Anchored Proteins yang mempunyai ikatan

(40)

PROTEIN TRANSPOR MEMBRAN

A. Protein Carrier

Ø Mengikat molekul dan mengalami perubahan konformasi untuk memindahkan molekul ke sisi lain membrane

Ø Pada transport aktif, dapat dibagi menjadi 3:

• Coupled transporters: Menggunakan energi dari perpindahan satu molekul menuruni gradien konsentrasinya untuk memindahkan molekul lain

• ATP-driven pumps: Memindahkan molekul melawan gradien konsentrasi dengan hidrolisis ATP

• Light- or redox- driven pumps: Menggunakan energi dari cahaya atau reaksi redoks

B. Protein Channel

Ø Membentuk ruang sepanjang lipid bilayer bagi molekul-molekul spesifik untuk berpindah melewati membrane

Ø Dapat dibagi menjadi:

(41)

a. Gap junction

o Mendukung perpindahan molekul kecil secara langsung o Dibentuk oleh protein yang disebut connexin à 12 connexin

membentuk struktur bihexagonal

o 6 connexin membentuk connexin hemichannel yang akan menyatu dengan connexin hemichannel yang lain membentuk connexon channel

b. Kanal ion

o Bersifat selektif terhadap ion tertentu

o Memiliki gerbang/ gated yang akan terbuka dengan stimulus tertentu o Berdasarkan jenis stimulusnya dapat dibedakan menjadi:

§ Voltage-gated channel

§ Ligand-gated channel

§ Mechano-gated channel

(42)

Siepend FKUI 2018 | SGBM: Biomakromolekul dan Sel Eukariota 42 o Impermeable terhadap ion-ion. Seperti K+, Na+, Ca2+, Cl-

TRANSPORT MEMBRAN

A. Transpor pasif

Molekul berpindah secara pasif menuruni gradien konsentrasinya.

(Hipertonik àHipotonik) Ø Difusi sederhana

• Langsung melewati membran

• Molekul bergerak menuruni gradien konsentrasi secara pasif à Tanpa energi

• Semakin besar gradien konsentrasi, semakin tinggi laju difusi yang terjadi

(43)

Ø Difusi terfasilitasi

Difusi molekul menggunakan channel atau Carrier (Transporter)

• Difusi terfasilitasi menggunakan channel dibagi menjadi:

Ø Voltage-gated channel: Dipengaruhi perbedaan muatan

Ø Ligan-gated channel: Dipengaruhi oleh pengikatan molekul spesifik (ligan)

Ø Mechano-gated channel: Dipengaruhi oleh gaya mekanik (Tensi) pada membran

• Difusi menggunakan transporter fasilitatif

Ø Pengikatan molekul oleh Protein Carrier akan menyebabkan perubahan konformasi pada transporter sehingga molekul dapat berdifusi

Ø Contoh: Difusi glukosa dalam sel B. Transpor Aktif

Menggunakan energi untuk transport molekul melawan gradien konsentrasi a. Primary Active Transport

• Energi yang dihasilkan oleh hidrolisis ATP digunakan secara langsung untuk memindahkan molekul melalui transporter

• Contoh: Transpor aktif 𝑵𝒂^!/𝑲^! ATP-ase

b. Secondary Active Transport

• Transpor aktif menggunakan energi dari gradien ion yang terbentuk

• Contoh: kotranspor 𝑁𝑎^!- Glukosa

(44)

Siepend FKUI 2018 | SGBM: Biomakromolekul dan Sel Eukariota 44 c. Vesicular transport

1. Endositosis

• Endositosis: Proses pemasukkan molekul-molekul besar oleh sel.

Melibatkan pembentukan vesikel

• Endositosis dibagi menjadi 3 jenis:

A. Fagositosis à Meningesi partikel besar seperti bakteri dan virus.

Terdapat pada makrofag

B. Pinositosis à Terdapat di semua sel. Untuk pemasukkan cairan dan zat ke sel.

C. Endositosis terfasilitasià memasukkan molekul spesifik yang di kenali oleh reseptor (ada oengikatan ligan)

2. Eksositosis

• Proses pengeluaran molekul-molekul besar oleh sel

• Eksositosis dipicu oleh ion 𝑪𝒂^𝟐!

• Molekul yang dikeluarkan dapat berupa:

o Antigen

o Bagian dari matriks ekstraseluler (Kolagen, glycosaminoglycans) o Hormon (Insulin, paratiroid, katekolamin)

(45)

•

PENYAKIT GANGGUAN TRANSPOR MEMBRAN

• Penyakit gangguan transpor membran

• Cystic fibrosis

08 GANGGUAN TRANSPOR MEMBRAN ^QBD-1

(46)

CYSTIC FIBROSIS

• Terjadi karena kerusakan kanal ion Cl^- pada sel epitel

• Mutasi pada gen pembentuk protein CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) sehingga mengganggu pergerakan/ flux ion-ion (Cl-, HCO3-, Na+)

• Jumlah cairan pada sel epithelial dari saluran udara berkurang sehingga Pergerakan air keluar sel epithelial melalui osmosis mengikuti garam

• Dapat terjadi pada berbagai organ, seperti usus, pancreas, kelenjar keringat, sistem reproduksi, dan system pernapasan

• Sistem pernapasan merupakan system yang paling terpengaruh oleh penyakit ini.

• Gejala Cystic Fibrosis

o Berkurangnya cairan pada permukaan sel dan meningkatnya viskositas mucus, Rusaknya kemampuan silia untuk mengeluarkan mucus dan bakteri dari saluran pernapasan

o Mengganggu organ-organ seperti pancreas dan saluran pernapasan o Pada pancreas, ductus pancreas dipenuhi oleh mucus kental

o Pada saluran pernapasan, terdapat mucus kental dan penderita umumnya memiliki infeksi dan inflamasi paru-paru kronis

o penanganan

o Terapi fisik dan pemberian aerosol untuk membantu menghilangkan mucus pada saluran udara

o Terapi antibiotic untuk melawan infeksi saluran pernapasan

(47)

o Banyak penderita juga diberikan hypertonic saline untuk membantu menarik lebih banyak air ke saluran udara dan mengurangi kekentalan mucus

Ø Perbandingan Saluran Pernapasan orang normal dan penderita CF

o Orang normal: Cl^-bisa keluar sel à air ikut keluar melalui osmosis à ar menghidrasi mukus dan bakteri à mukus dan bakteri mudah digerakkan oleh silia

o Penderita CF: protein CFTR abnormal à Kanal ion Cl^- cacat (tertutup) à Cl^-ga bisa keluar à kadar garam di dalam sel tinggi à air masuk ke dalam sel à mukus tidak terhidrasi à mukus kering dan menumpuk à mukus susah digerakkan oleh silia à sel mudah terserang bakteri patogenik

Ø Proses terjadinya cystic fibrosis

1. Mutasi gen CFTR (70% merupakan delesi 3 basa DNA yang mengkode fenilalanin di posisi 508, merupakan salah satu mutasi)

2. Defisiensi protein CFTR

3. Penurunan kadar air yang membasahi sel epitel saluran pernapasan 4. Viskositas mucus meningkat

5. Kerusakan silia yang berfungsi untuk mendorong mucus keluar

(48)

REFERENSI

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, et al. Molecular biology of the cell. 6th ed. New York: Garland Science; 2015.

2. Karp G. Cell and molecular biology. 6th ed. USA: John Wiley & Sons; 2010.

3. Nelson DL, Cox MM. Lehninger principles of biochemistry. 5th ed. New York: W.

H. Freeman and Company; 2008.

4. Urry LA, Cain ML, Wasserman SA, Minorsky PV, Reece JB. Campbell biology.

11th ed. Hoboken: Pearson Higher Education; 2016.

5. Lieberman M, Marks A, Peet A. Basic medical biochemistry: a clinical approach.

4th ed. Philadelphia (PA): Lippincott Williams & Wilkins.; 2013.

6. Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, et al. Harper’s illustrated biochemistry, 30th ed. USA: McGraw-Hill Education; 2015.

Biomakromolekul dan Sel Eukariota

SGBM

BI OMAKROMOLEKUL D AN SEL EUKARIOTA

02

07

13

20

26

29

34

45

1.

01 QBD-1 INTERAKTIF

KARBOHIDRAT

2.

3.

4.

STRUKTUR PATI DAN SELULOSA

STRUKTUR SIMPLE SUGAR (MONOSAKARIDA)

PERAN KARBOHIDRAT

LIPID

TRIGLISERIDA/LEMAK

02 QBD-1 LIPID

STEROID

FOSFOLIPID

PERAN LIPID

PROTEIN

03 QBD-1 PROTEIN

JENIS-JENIS ASAM AMINO

STRUKTUR PROTEIN

PERAN PROTEIN

APA ITU DNA?

04 QBD-1 DNA

STUKTUR DNA

NUKLEOTIDA DNA

WUJUD-WUJUD DNA

DNA MITOKONDRIA

STRUKTUR RNA

05 QBD-1 RNA

STRUKTUR SEKUNDER RNA

PEMBENTUKAN RNA

JENIS-JENIS RNA

PROTEIN SEBAGAI SITOSKELETON

06 QBD-1 PERAN PROTEIN DALAM MEMBENTUK DAN

MEMPERTAHANKAN STRUKTUR ORGANISME

PROTEIN SEBAGAI PENYUSUN MATRIKS EKSTRASELULER

PROTEIN SEBAGAI PENGHUBUNG ANTAR SEL DAN MATRIKS EKSTRASELULER

PROTEIN SEBAGAI MESSENGER DAN PERSINYALAN DALAM

PERKEMBANGAN ORGANISME

FUNGSI MEMBRAN SEL

STRUKTUR MEMBRAN SEL

07 QBD-1 MEMBRAN SEL

LIPID BILAYER

KARBOHIDRAT

PROTEIN

PROTEIN TRANSPOR MEMBRAN

TRANSPORT MEMBRAN

PENYAKIT GANGGUAN TRANSPOR MEMBRAN

08 GANGGUAN TRANSPOR MEMBRAN QBD-1

CYSTIC FIBROSIS

REFERENSI

01 ^QBD-1 INTERAKTIF

02 ^QBD-1 ^LIPID

03 ^QBD-1 PROTEIN

04 ^QBD-1 _DNA

05 ^QBD-1 _RNA

06 ^QBD-1 PERAN PROTEIN DALAM MEMBENTUK DAN

07 ^QBD-1 MEMBRAN SEL

08 GANGGUAN TRANSPOR MEMBRAN ^QBD-1