Chapter 2. MOLEKUL DAN SEL PADA FISIOLOGI HEWAN

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
MOLEKUL DAN SEL C
PADA FISIOLOGI D
HEWAN E
F
SITI ZUBAIDAH (1120210002)

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
01. Membran Sel dan Membran Intraseluler C
D
Setiap sel hewan terbungkus dalam membran sel (membran plasma). E
Setiap sel juga mencakup berbagai macam membran intraseluler F
(membran subseluler), seperti retikulum endoplasma, membran dalam
dan luar dari setiap mitokondria, dan dua membran yang berhubungan
erat yang membentuk selubung nukleus. Membran ini sangat tipis,
berukuran 6-8 nanometer (nm) dari satu sisi ke sisi lainnya.
Komponennya dapat bertindak sebagai: penghasil ATP, yang digunakan
untuk transport molekul- molekul melewatinya; penghasil dan
penghantar sinyal elektris pada sel saraf; reseptor atau protein penerima
sensor sinyal ekstraseluler

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A

Walaupun mempunyai B
fungsi yang berbeda-beda, C
D
membran pada sel E
mempunyai struktur yang F
umum, yaitu terdiri dari: 2

lapis lemak/lipid (“lipid
bilayer”) dan protein .

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Lapisan Lemak (Lipid Bilayer) C
D
struktur dasar dan universal dari membran sel. E
F
impermeabel terhadap molekul-molekul yang larut
dalam air

pada hewan jumlahnya meliputi hampir 50 % dari masa
membran sel

Bersifat amphipatik/amphifilik, mempunyai bagian yang:
hidrofilik (suka air) atau polar dan hidrofobik (takut air) atau

nonpolar

Jenis lemak yang paling banyak: fosfolipid

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A

Komponen lain dalam lapisan lemak (lipid bilayer):

Kolesterol Glikolipid B

- memperbesar batas penambahan gugus gula pada molekul C
D
lipid berperan penting dalam interaksi E
permeabilitas dari “lipid bilayer” sel dengan lingkungannya, seperti: F

- mengurangi fluiditas dari - melindungi membran terhadap
membran sel adanya kondisi ekstrem (misalnya: pH

- mencegah rantai hidrokarbon yang rendah dan enzim degradatif)
berikatan satu sama lain dan - merubah konsentrasi ion (terutama

berkristalisasi Ca 2+ pada plasma membran
- proses pengenalan sel, yaitu adhesi

antar sel

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Lapisan Protein C
D
Protein adalah penyusun utama kedua dari E
membran sel dan membran intraseluler. F

Menurut model mosaik cairan dari membran, amembran
terdiri dari mosaik protein dan molekul lipid, yang
semuanya bergerak dalam arah sejajar dengan

permukaan membran karena keadaan cairan lipidmatriks

Lima jenis fungsional protein membran: Saluran,
Transporter (pembawa), Enzim, Reseptor, Protein

struktural

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Karbohidrat memainkan peran penting dalam membran C
D
Membran sel dan membran intraseluler juga mengandung E
karbohidrat, yang kebanyakan terjadi dalam kombinasi
ikatan kovalen dengan lipid atau protein, atau keduanya.

Banyak dari interaksi ini melibatkan karbohidrat yang
ditemukan di permukaan sel, sebagai bagian dari membran
glikoprotein atau glikolipid . Interaksi ini dapat berperan
dalam adhesi seluler dan peristiwa pengenalan seluler
lainnya. Interaksi karbohidrat-protein intramolekul mengacu
pada interaksi antara gugus glycan dan polipeptida dalam
glikoprotein atau protein glikosilasi .

F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
02. EPITEL C
D
Epitel adalah selembar sel yang Dalam epitel sederhana, setiap sel E
melapisi rongga atau menutupi dikelilingi oleh cincin persimpangan rapat F
permukaan organ atau tubuh, sehingga
membentuk batas antara daerah tubuh yang dibentuk dengan sel epitel yang
yang berbeda secara fungsional atau berdekatan. Persimpangan tipe onklusi
antara hewan dan lingkungan luar
menutup ruang antar sel yang
berdekatan. Cincin persimpangan
membagi membran sel menjadi daerah
apikal dan basolateral yang berbeda

Epitel terletak pada Material melewati epitel melalui
membran basal permeabel jalur paraseluler antara sel yang
berdekatan dan jalur traseluler
yang tidak hidup dan melalui sel. Bahan yang berjalan
disekresikan oleh sel epitel melalui sel harus melewati membran

dan jaringan dibawahnya. sel apikal dan basolateral sel.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
GAMBAR Jenis C
persimpangan antar sel Pada D
pori di persimpangan celah, E
setiap sel memiliki cincin F
enam protein koneksin yang
bersama-sama membentuk
pori, dan cincin kedua sel
berbaris untuk menciptakan
kontinuitas antar sel. Setiap
cincin protein koneksin
disebut a connexon

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
GAMBAR Organisasi sel epitel menjadi C
daerah apikal dan basolateral ( Sebuah) D
Membran sel dari sel epitel dibagi
menjadi daerah apikal (merah muda)
dan basolateral (oranye) —yang
berbeda dalam komponen dan fungsi
proteinnya — oleh pita sambungan
rapat yang dibentuk dengan sel epitel
yang berdekatan. Dalam buku ini, kami
akan sering menggunakan format
skema yang ditunjukkan di ( b) untuk
mewakili epitel. Mikrovili tidak selalu
muncul, tetapi jika terjadi, mikrovili
hanya ada di sisi apikal.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Elemen Metabolisme C
D
Metabolisme adalah serangkaian proses di mana sel organisme E
memperoleh, mengatur ulang, dan membuang komoditas dalam F

cara yang menopang kehidupan.

Metabolisme melibatkan banyak sekali proses kimia
dan fisik

Metabolisme terbagi menjadi 2 menurut jenis
transpormasi : katabolisme, anabolisme

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
03. DASAR-DASAR ENZIM C
D
Enzim adalah katalis protein yang mempercepat E
reaksi dengan menurunkan energi aktivasi yang F

dibutuhkan reaktan untuk mencapai keadaan
transisi. Untuk sebagian besar reaksi yang terjadi
dalam sel, mereka harus dikatalisis oleh enzim.
Jadi, sel mengontrol reaksi mana yang terjadi di

dalamnya oleh enzim yang disintesisnya.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

Enzim harus mengikat substratnyaA
untuk mengkatalisis reaksi substrat
inuin, tyuakngmbeiamsabnenyatudkisptraobdilukak.nPseenlugrikuahtnaByna
oleh ikatan nonkovalen, terjadi di situs
aktif spesifik pada molekul enzim, sitCus
yang melengkapi konfigurasi kimia dan
seeblaegkitarnokmimoilaektuiglasudbimsternast.inMyoalkeekuDl
enzim berubah bentuk ketika mereka
mengikat substrat atau melepaskanE
produk. Perubahan ini diizinkan karena
struktur tersier protein distabilkan olFeh
ikatan yang lemah.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Sifat enzim yang menentukan kecepatan reaksi enzimekatalisis dalam C
sel adalah: (1) jumlah molekul enzim aktif yang ada di dalam sel, (2) D
efektivitas katalitik setiap molekul enzim saat jenuh, dan (3) enzim- E
substrat afinitas. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim menunjukkan F
kinetika saturasi karena kecepatan reaksi dibatasi oleh ketersediaan
molekul enzim pada konsentrasi substrat yang tinggi. Itu kecepatan

reaksi maksimal ( V. maks) yang berlaku pada saturasi bergantung pada
sifat 1 dan 2: jumlah dan katalitik efektivitas enzim. Properti 3, afinitas

enzim-substrat, menentukan seberapa dekat kecepatan reaksi
mendekati kecepatan maksimal ketika (seperti yang khas dalam sel)
konsentrasi substrat mengalami penurunan. Afinitas enzim-substrat
diukur dengan konstanta setengah saturasi (yaitu, Michaelis konstan, K

m, untuk enzim yang menampilkan kinetika hiperbolik).

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May GAJMunBAR EJnuzl im mAeumg percepat
reaksi dengan menurunkan energi
aktivasi yang dibutuhkan Mulai dAari
tingkat energi rata-rata, molekul
substrat harus memperoleh energi
yang cukup untuk memasukiB
keadaan transisi sebelum dapat
bereaksi membentuk produk.
Jumlah energi yang dibutuhkanC,
energi aktivasi, diturunkan oleh
kattaidliaskemnzeimng.uNbaamh eunne, rpgairbaekbaatsaDlis
rata-rata baik substrat maupun
pkroondsuekn; jturgaasitriedlaaktimf seumbspternagtadrauEnhi
produk pada kesetimbangan. Panah
vertikal menunjukkan energi
aktivasi. F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Enzim multisubunit sering menunjukkan kooperatifitas, C
sebuah fenomena di mana pengikatan situs pengikatan D
tertentu ke ligannya mempengaruhi (secara positif atau E
negatif) pengikatan situs pengikatan lain ke ligannya. F
Jenis penting dari kerja sama adalah modulasi alosterik,

di mana ligan non substrat yang disebut modulator
alosterik mempengaruhi aktivitas katalitik enzim dengan

mengikat secara nonkovalen dengan tempat
pengikatan regulasi (alosterik) tertentu. Aktivasi
alosterik dan penghambatan alosterik dimungkinkan.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Enzim mengkatalisasi reaksi reversibel di kedua arah karena aksinya C
adalah untuk mempercepat pendekatan menuju kesetimbangan D
E
reaksi (ditentukan oleh prinsip aksi massa), terlepas dari arah F
pendekatannya.
A+B~C+D

Berbagai bentuk molekul enzim terjadi di semua tingkat organisasi
biologis. Isozim adalah beberapa bentuk molekul dalam satu
spesies; isozim yang berbeda dapat dikodekan oleh alel yang

berbeda dari satu gen, atau mereka dapat diberi kode oleh lokus
genetik yang berbeda. Homolog enzim interspesifik adalah bentuk

homolog dari enzim pada spesies yang berbeda. Perbedaan
fungsional antara isozim dan homolog enzim interspesifik sering

terbukti adaptif terhadap keadaan yang berbeda.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
GAMBAR Isozim dan C
homolog enzim D
interspesifik Itu
bentuk LDH pada tikus
adalah enzim
homolog interspesifik
dari bentuk pada
manusia

E

F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

04. REGULASI FUNGSI SEL OLEH ENZIM A

Jalur metabolisme yang aktif dalam sel bergantung pada enzim B
mana yang ada di dalam sel, sebagaimana ditentukan oleh proses C
D
sintesis enzim (bergantung pada ekspresi gen) dan degradasi E
enzim. Ada atau tidaknya enzim dalam sel diatur dalam rentang F
waktu yang panjang dan pendek. Selama perkembangan individu
(contoh dari skala waktu yang lama), jaringan memperoleh pola
ekspresi gen spesifik jaringan yang membentuk rangkaian enzim

dan jalur metabolisme spesifik jaringan. Enzim yang dapat
diinduksi, seperti enzim sitokrom P450, menunjukkan regulasi
jangka pendek dari ada atau tidaknya enzim dan jalur metabolisme.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Regulasi yang sangat cepat dari jalur C
metabolisme yang dikatalisis oleh enzim dicapai D
dengan modulasi (regulasi naik atau turun) dari E
aktivitas katalitik molekul enzim yang sudah ada F

dalam sel. Enzim yang mengkatalisasi reaksi
pembatasan kecepatan atau titik cabang berada
pada posisi yang baik untuk memediasi regulasi

cepat dari seluruh jalur metabolisme dengan
cara ini.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
GAMBAR Enzim yang C
mengkatalisasi reaksi D
pembatas laju dan reaksi E
titik cabang berada pada F
posisi yang tepat untuk
mengontrol metabolisme
Dua urutan reaksi dalam (
Sebuah) dan ( b) adalah
tergantung. A – H adalah
senyawa yang
mereaksikan; enz 1 –Enz
7 adalah enzim. Misalnya,
B adalah substrat dari enz
2, dan C adalah produknya.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Modulasi alosterik dan modulasi kovalen adalah dua C
jenis modulasi utama dari molekul enzim yang ada. D
Modulasi alosterik terjadi dengan cara pengikatan E
modulator alosterik nonkovalen ke situs regulasi, diatur F

oleh prinsip aksi massa. Modulasi kovalen
membutuhkan pembuatan dan pemutusan ikatan
kovalen yang dikatalisis oleh enzim — paling sering
dengan fosfat. Fosforilasi dikatalisis oleh protein kinase

spesifik-enzim, yang biasanya merupakan agen
pengendali utama dalam modulasi kovalen

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

GAMBAR Fosfofruktokinase, enzim
Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr MtaeyrmodJuulnasi alosJtuelrik, adAaulagh enzim
pengatur kunci untuk glikolisis Tiga
yang pertama reaksi jalur
metabolisme glikolitik ditampilkan. A

Enzim yang mengkatalis tiga reaksi ini
dicetak merah. Sitrat dan adenosin B
monofosfat (AMP) adalah modulator
alosterik dari fosfofruktokinase
Rmeaamksai lpiaerytaanmgadidkaennaklesteigbaatgiadiaPkFdKap-2at.C
dibalik dalam kondisi fisiologis dan
dengan demikian dilambangkan
dengan panah tunggal, bukan ganda. D

Meskipun reaksi yang diperlihatkan
mengkonsumsi ATP, reaksi
selanjutnya dalam glikolisis E

menghasilkan lebih banyak ATP
daripada yang dikonsumsi, sehingga
katabolisme glukosa menghasilkan F
produksi bersih ATP. ADP = adenosin
difosfat; ATP = adenosin trifosfat.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug

A
B
C
D
E
F

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
05. PENERIMAAN DAN PENGGUNAAN C
SINYAL OLEH SEL D
E
Sinyal ekstraseluler seperti hormon memulai F
tindakannya pada sel dengan mengikat secara
nonkovalen dengan protein reseptor spesifik. Protein
reseptor diaktifkan dengan mengikat dengan ligan
sinyalnya yang diatur dalam mekanisme transduksi

sinyal sel yang bergerak yang pada akhirnya
menyebabkan fungsi sel diubah.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Kebanyakan molekul pensinyalan ekstraseluler secara C
kimiawi tidak dapat memasuki sel karena mereka hidrofilik, D
E
atau sebaliknya tidak dapat melewati bagian dalam F
membran sel yang hidrofobik dan lipid. Reseptor untuk
molekul-molekul ini adalah protein membran sel yang

terbagi dalam tiga kelas fungsional utama: saluran
berpagar ligan, reseptor berpasangan protein G, dan
reseptor yang terhubung dengan enzim / enzim. Molekul
pensinyalan ekstraseluler yang siap melewati membran sel,
seperti hormon steroid, hormon tiroid, dan oksida nitrat
(NO), memiliki reseptor yang termasuk dalam kelas

fungsional keempat: reseptor intraseluler.

A

B

C

D

E

GAMBAR Empat jenis protein reseptor yang terlibat dalam pensinyalan sel ( Sebuah) Saluran berpagar ligan. CteornbtuokhaF. (
khusus yang ditunjukkan, reseptor asetilkolin sel otot, harus mengikat molekul ligan di dua situs agar saluran
b) Reseptor yang digabungkan dengan protein AG. Rincian interaksi molekuler yang dilambangkan dengan panah kuning
berkepala dua dibahas nanti di bab ini.

( c) Enzim / reseptor yang terkait dengan enzim adalah enzim itu A
sendiri atau, ketika diaktifkan, berinteraksi langsung dengan protein B
membran lain yang merupakan enzim. Bagaimanapun, mengikat C
dengan ligan mengaktifkan situs katalitik enzim di dalam sel. D
Contoh yang ditunjukkan adalah reseptor peptida natriuretik atrium, E
yang sangat sederhana karena terdiri dari hanya satu protein dengan F
tempat pengikatan ligan dan tempat katalitik. ( d) Reseptor
intraseluler hanya efektif untuk ligan yang dapat larut dan berdifusi
melalui lapisan ganda lipid membran sel. Setelah ligan memasuki
sel, ia membentuk kompleks dengan reseptor untuk memulai
respons seluler.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Aktivasi saluran berpagar ligan oleh C
ligannya paling sering menghasilkan D
perubahan fluks ion anorganik, seperti Na E
+ dan K +, melintasi membran sel, F
dengan demikian mengubah perbedaan
tegangan melintasi membran. Perbedaan
tegangan yang diubah kemudian dapat

memicu efek lain.

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
Aktivasi reseptor berpasangan-protein G dan reseptor yang C
terhubung dengan enzim / enzim oleh ligan pensinyalan D
E
ekstraselulernya biasanya memulai pembentukan pembawa F
pesan kedua, seperti AMP siklik atau GMP siklik, di bagian

dalam membran sel. Pembawa pesan kedua, pada gilirannya,
sering memicu urutan efek intraseluler tambahan di mana
enzim yang sudah ada sebelumnya dimodulasi, terutama

protein kinase. Fungsi dari urutan ini adalah penguatan
dramatis dari efek akhir

Reseptor intraseluler, bila diaktifkan oleh ligannya, biasanya
terikat dengan DNA inti dan langsung mengaktifkan gen
respons primer tertentu.

GAMBAR
Memperkuat
trasninsdyualkseipsinineyfarlindarAi
ekstraseluler
menghasilkan B
pelepasan glukosa
secara enzimatik di
dalam sel hati. C
Karena lima langkah
dalam jalur
transduksi sinyal D
epinefrin menguat,
konsentrasi epinefrin
yang sangat rendahE
dapat memicu
konspeenntinragskiagtlaunkosaF
yang sangat besar.

GAMBAR Utusan
kedua dalam ikhtisar
Produksi dan tindakaAn
lima pembawa pesan
penting kedua
ditampilkan: AMP B

siklik, GMP siklik,
diasilgliserol, inositoCl
trisfosfat, dan ion
kalsium. Angka ini
hanya mencakup D
beberapa jalur
transduksi sinyal sel
utama yang E
menggunakan
pengirim pesan keduFa

Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug A
B
I’m going to travel to... C
I’ve been here D
I’d like to go back to... E
F