TINJAUAN MATA KULIAH 1. Deskripsi mata kuliah Biologi sel dan molekuler merupakan matakuliah wajib ilmuan dan trampilan yang diberikan di semester IV pada program Studi S1 Biologi Universitas Gadjah Mada. Mata kuliah ini memberikan pengetahuan, pengertian dan pemahaman mengenai struktur, fungsi dan aktivitas-aktivitas yang ada di dalam sel. Sebelum mengambil mata kuliah ini, mahasiswa diwajibkan mempelajari matakuliah lain sebagai prasyarat di semester sebelumnya, yaitu Kimia dasar, Fisika Dasar dan Biologi Umum di semester I, Kimia Organik di semester II dan Biokimia di semester III. Dengan pemahaman tentang molekul, senyawa, dasardasar biologi sel dapat mempermudah mahasiswa untuk memahami dan menguasai materi biologi sel dan molekular. Pada semester IV, matakuliah Biologi Sel dan Molekular memberikan materi tentang evolusi sel, sejarah penemuan sel, konsep umum sel, struktur, komponen dan fungsi penyusun sel, secara sitologis, biokimiawi dan molekular. Materi kuliah jugs menjelaskan komponen-komponen sel dan fungsinya masing-masing, termasuk selaput plasma (struktur dan transportasi membran), nukleus, ribosom, sitosol, sitosleton, organela selaput sitoplasmik (termasuk retikulum endoplasma, badan Golgi, vesikuli, lisosoma dan endosoma), dan organela pengubah energi (mitokondria dan kloroplas) secara detil. Untuk mempelajari kaitan antara organela satu dengan yang lain dan giatan-giatan yang terjadi di dalam sel (termasuk dalam organela-organela tersebut), akan dibahas pula proses biosintesis senyawa dalam sel, katalisis dan energi; transport intraseluler bersamaan dengan kompartemen-kompartemen yang terlibat di dalamnya. Pembahasan sistem komunikasi interseluler akan meliputi kontak antar sel, balk sel hewan maupun sel tumbuhan. Di tingkat gen, bagian dari mata kuliah ini akan memberikan pengertian, pengetahuan dan pemahaman tentang regulasi genetik di dalam sel dan kontrol ekspresi gen yang terjadi dalam sel. Disamping itu, siklus sel dibahas pula termasuk proses pembelahan sel, kontrol siklus sel dan matian sel. Penggunaan teknikteknik biologi molekular untuk mempelajari sel dan molekul akan diberikan secara teoritis, karena praktikum di tingkat molecular masih belum dapat terlaksana. Contohcontoh permbangan penelitian biologi sel dan molekular terkini yang sedang dilaksanakan juga akan dinalkan dan dijelaskan pada mahasiswa. Pelaksanaan pembelajaran mata kuliah ini terdiri dari ceramah/kuliah tatap muka, pemberian tugas yang harus dirjakan di rumah, kuis las, diskusi di las, dan ujian tertulis (tengah dan akhir semester). Matakuliah ini berguna pula sebagai penunjang dan erat kaitannya dengan disiplin-disiplin ilmu lainnya balk di bidang biologi sendiri (misalnya genetika
molekuler, enzimologi, kultur jaringan dsb) ataupun lintas bidang, misalnya pertanian, teknologi pertanian, farmasi, dokteran, dsb. Banyak penelitianpenelitian sampai tingkat molekular menggunakan pengetahuan dari mata kuliah ini sebagai dasarnya, misalnya lokalisasi kalose pada dinding sel tumbuhan, isolasi DNA dan RNA dari sel hewan atau tumbuhan untuk tujuan klasifikasi atau untuk deteksi suatu penyakit dan materi asing dalam sel, dan beradaan enzim spesifik di dalam sitoplasma dsb. 2. Manfaat mata kuliah Setelah mengikuti matakuliah ini, mahasiswa berkompetensi untuk menjelaskan dan menganalisa struktur dan fungsi sel hewan dan tumbuhan beserta komponenkomponennya secara detil dari tingkatan seluler sampai tingkatan molekuler dan giatan-giatan di dalam sel. Mahasiswa juga diharapkan mampu mengaplikasikan ilmu yang didapat untuk penelitian-penelitian lebih lanjut dan merancang bentuk penelitian-penelitian di tingkat sel dan molekul. 3. Tujuan Instruksional Umum Tujuan instruksional umum mata kuliah ini adalah: mahasiswa mampu menganalisa struktur, fungsi dan aktivitas-aktivitas dalam sel melalui pemberian teori dan contoh-contoh. 4. Susunan Bahan Ajar Secara ringkas, bahan ajar Biologi Sel dan Molekular dapat ditabulasikan dalam tabel di bawah ini: Minggu 1 Tinjauan umum sel 1. Evolusi Sel 2. Sejarah Penemuan Sel 3. Konsep Umum Sel 4. Komponen Penyusun sel 2 Energi, katalisis dan 5. 1. Struktur Katalisis sel dan prokariotik penggunaan dan biosintesis energi oleh sel 2. Molekul karier dan biosintesis 3 Struktur dan fungsi 1. Bentuk dan struktur protein protein 2. Kerja protein 3. Organela pembentuk protein 4 Selaput plasma: struktur dan transportasi membran 1. Model selaput plasma dan sifatsifatnya 2. Fungsi selaput plasma 3. Proses pemulihan dan
Minggu 5 Nukleus 1. Struktur nukleus dan selubung nukleus 2. Struktur bahan genetika 3. Replikasi dan transkripsi bahan genetika 4. Fungsi biologi DNA dan RNA di dalam sel 6 Genetika sel 5. 1. Struktur Regulasi genetik pada di sel dalam sel 2. Kontrol ekspresi gen 7 Teknik mempelajari sel 1. Mikroskup 2. Pengenalan alat-alat dab bahan kimia 3. Isolasi sel dan organela 8 Ujian Tengah Semester 9 Sitosol dan sitosleton 10 Organela system selaput sitoplasmik 11 Organela pengubah energi 4. Isolasi bahan genetika : DNA dan RNA 1. Isolasi Protein 1. Struktur dan fungsi sitosol 2. Struktur, macam dan fungsi sitosleton 1. Definisi 2. Retikulum endoplasma 3. Badan Golgi 4. Lisosoma 5. Endosoma 1. Mitokondria 2. Kloroplas 1. Organela bermembran 120 12 Kompartemen dan transport intraseluler 2. Sorting protein 3. Vesikuli transport 4. Secretory pathways 5. Endocytic pathways 13 Sistem komunikasi interseluler 1. Kontak sel tanpa junction pada sel hewan dan tumbuhan 2. Gap-junction pada hewan dan tumbuhan
Minggu 14 Matriks ekstraseluler 15 Siklus sel 1. Matriks ekstraseluler pada hewan 2. Matriks ekstraseluler pada tumbuhan 1. Pembelahan sel 2. Kontrol sikius sel 3. Kematian sel 16 Permbangan penelitian biologi sel dan molekuler terkini. 5. Petunjuk Penggunaan Bahan Ajar Untuk mempermudah penggunaan bahan ajar ini, para mahasiswa diharapkan membaca petunjuk penggunaan bahan ajar ini secara cermat. Sebelum memasuki materi pokok, pada kuliah pertama, mahasiswa akan dijelaskan mengenai tata tertib kuliah, jadual kuliah, dan sistem penilaian. Kemampuan apa yang harus dicapai mahasiswa setelah mengikuti mata kuliah ini yang dinyatakan dalamtujuan Instruksional Umum akan dijelaskan mudian. Pada setiap pokok bahasan dijelaskan Tujuan Instruksional Khusus, yaitu target yang akan dicapai oleh mahasiswa setelah mengikuti atau mempelajari pokok bahasan yang bersangkutan. Masing-masing pokok bahasan masih diperinci menjadi sejumlah sub pokok bahasan. Untuk mempermudah pemahaman materi tiap pokok bahasan, mahasiswa diharapkan mempelajari pokok bahasan tersebut secara seksama sebelum mengikuti kuliah, sehingga pada scat kuliah berlangsung mahasiswa dapat merasa lebih mudah untuk mencerna dan memahami materi yang diberikan. Alangkah lebih balk, bila mahasiswa membaca referensi yang disiapkan pada setiap pokok bahasan, balk sebelum maupun sesudah mengikuti kuliah. Referensi lain yang sekiranya relevan dengan materi bahan ajar ini namun tidak tertulis pada bahan ajar ini dapat dibaca. Hal-hal yang bersifat sistematis ini biasanya akan memberikan mudahan untuk mempelajarinya. Mahasiswa juga diharapkan mengerjakan soal-soal latihan yang telah dipersiapkan pada setiap pokok bahasan. Hal ini sangat besar manfaatnya bagi mahasiswa, yaitu untuk mengukur sejauh mana mampuannya dalam memahami materi kuliah setelah mempelajari mata kuliah Biologi Sel dan Molekular ini. Dalam pembelajarannya, penyampaian materi kuliah diadakan secara ceramah tatap muka. Media yang dipakai berupa transparansi dan OHP, tampilan gambar-
gambar atau foto-foto sel hewan, sel tumbuhan dan bagian-bagiannya. Selama kuliah, mahasiswa diajak untuk berpikir tentang sel, dan beberapa mahasiswa ditanya mengenai topik yang sedang dibicarakan pada kuliah tersebut. Beberapa contoh permasalahan yang berkaitan dengan materi akan dibahas pula. Di dalam perkuliahan diberikan kuis dan diskusi las yang relevan dengan materi yang sedang dibicarakan. Mahasiswa juga diberi tugas menulis makalah dengan topiktopik yang ada kaitannya dengan Biologi Sel dan Molekular. Tugas ini dapat dirjakan di rumah selama periode waktu yang sudah ditentukan. Sebagai referensi, digunakan buku acuan dan jurnal-jurnal yang banyakan ditulis dalam bahasa Inggris.