RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS) 1. Nama Mata Kuliah : Biologi Sel dan Molekuler 2. Kode/SKS : BIO 2001/3002 (3 SKS/3-0) 3. Semester : IV 4. Jurusan/Program Studi : Biologi 5. Status Mata Kuliah : Wajib Mata kuliah Keilmuan dan Ketrampilan (MKK) 6. Prasyarat : Biokimia (BIO 2011) 7. Jumlah mahasiswa : 120 mahasiswa 8. Jumlah jam pertemuan : 3 x 50 menit x 15 minggu 9. Dosen pengampu : Dr. Endang Semiarti, M.Sc. Dr. Maryani, M.Sc. Dr. Issoegianti MS 10. DESKRIPSI SINGKAT MATAKULIAH Mata kuliah Biologi Sel an Molekuler (BIO 2001/3002) merupakan matakuliah wajib keilmuan dan ketrampilan yang diberikan di semester IV kepada mahasiswa S1 Program Studi Biologi Universitas Gadjah Mada. Mata kuliah ini memberikan pengetahuan, pengertian dan pemahaman mengenai struktur, fungsi dan aktivitas-aktivitas yang ada di dalam sel. Pemahaman tentang evolusi, sejarah penemuan sel, konsep umum sel, struktur dan komponen penyusun sel akan diberikan di kuliah awal. Penjelasan secara detil tentang komponen-komponen sel dan fungsinya masing-masing, termasuk selaput plasma (stru ktur dan transportasi mem bran), nukleus, ribosom, sitosol, sitoskeleton, organela selaput sitoplasmik (termasuk retikulum endoplasma, badan Golgi, lisosoma), organela pengubah energi (mitokondria dan kloroplas) akan menjadi materi berikutnya. Untuk mempelajari kaftan antara organela satu dengan yang lain dan kegiatankegiatan yang terjadi di dalam sel (termasuk dalam organela -organela tersebut), akan diberikan pula pengetahuan mengenai proses biosintesis senyawa dalam sel, katalisis dan energi. Transport intraseluler akan dijelaskan pula bersamaan dengan kompartemen-kompartemen yang terlibat di dalamnya. Pembahasan sistem komunikasi interseluler akan meliputi kontak antar sel, baik sel hewan
maupun sel tumbuhan. Bagian dari mata kuliah ini akan memberikan pengertian, pengetahuan dan pemahaman tentang regulasi genetik di dalam sel, kontrol ekspresi gen yang terjadi dalam sel. Disamping itu, siklus sel dibahas pula termasuk proses pembelahan sel, kontrol sikius sel dan kematian sel. Disamping penjelasan mengenai penggunaan tehnik biologi molekular yang sangat powerfull untuk mempelajari sel dan molekul, mata kuliah ini akan memberikan pula materi yang berupa contoh-contoh perkembangan penelitian biologi sel dan molekular terkini yang sedang dilaksanakan. Pelaksanaan pembelajaran matakuliah ini terdiri dari ceramah/kuliah tatap muka, pemberian tugas yang harus dikerjakan di rumah, kuis kelas, diskusi di kelas, 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, kedokteran, dsb. Banyak penelitianpenelitian sampai di tingkat molekuler menggunakan pengetahuan dari mata kuliah ini sebagai dasarnya, misalnya lokalisasi kalose pada dinding sel tumbuhan, isolasi DNA dan RNA untuk kiasifikasi atau tujuan lain, keberadaan enzim tertentu dalam sitoplasma dsb. Kedudukan Biologi Sel dan Molekuler terhadap matakuliah lain: Kimia Dasar Kimia Organik Biokimia Biologi Sel dan Molekuler 11. TUJUAN PEMBELAJARAN Memberi bekal pemahaman kepada mahasiswa untuk mengenal sel secara detil dan arti pentingnya dalam kehidupan sehari-hari, sehingga setelah mahasiswa menyelesaikan mata kuliah ini berkompetensi untuk: 1. menjelaskan tentang pengertian umum Biologi Sel dan Molekular dan kaitannya dengan ilmu-ilmu lain yang penting dalam perkembangan biologi modern
2. menganalisa tentang struktur, fungsi, aktivitas-aktivitas sel hewan dan tumbuhan beserta komponen-komponen penyusunnya secara detil dari tingkatan seluler ke molekuler 3. memberikan contoh hubungan antara sel dan molekul dengan kasus-kasus yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari 4. menunjukkan metode yang tepat untuk mempelajari sel dan molekul, dan 5. mengaplikasikan ilmu yang didapat dalam penelitian-penelitian lebih lanjut 12. MATERI PEMBELAJARAN Matakuliah ini membahas 15 Pokok Bahasan selama 15 minggu dan masing-masing Pokok Bahasan terperinci lagi menjadi sejumlah Sub Pokok Bahasan seperti tersusun dalam tabel di bawah ini: Minggu ke Pokok Bahasan Subpokok Bahasan 1 Tinjauan umum sel 1. Evolusi Sel 2. Sejarah Penemuan Sel 3. Konsep Umum Sel 4. Komponen Penyusun sel 5. Struktur sel prokariotik dan eukariotik 6. Sel Hewan dan sel tumbuhan 2 Energi, katalisis dan biosintesis 1. Katalisis dan penggunaan 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 1. Model selaput plasma dan sifat-sifatnya dan transportasi 2. Fungsi selaput plasma membran 3. Proses pemulihan dan perakitan selaput plasma 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 5. Struktur gen pada sel prokariotik dan eukariotik 6 Genetika sel 1. Regulasi genetik di dalam sel 2. Kontrol ekspresi gen Waktu (menit)
7 Teknik mempelajari sel 1. Mikroskup 2. Pengenalan alat-alat dab bahan kimia 3. Isolasi sel dan organela 4. Isolasi bahan genetika : DNA dan RNA 5. Isolasi Protein 8 Ujian Tengah Semester 120 9 Sitosol dan sitoskeleton 1. Struktur dan fungsi sitosol 2. Struktur, macam dan fungsi sitoskeleton 10 Organela system selaput sitoplasmik 11 Organela pengubah energi 12 Kompartemen dan transport intraseluler 13 Sistem komunikasi interseluler 14 Matriks ekstraseluler 1. Definisi 2. Retikulum endoplasma 3. Badan Golgi 4. Lisosoma 5. Endosoma 1. Mitokondria 2. Kloroplas 1. Organela bermembran 2. Sorting protein 3. Vesikuli transport 4. Secretory pathways 5. Endocytic pathways 1. Kontak sel tanpa junction pada sel hewan dan tumbuhan 2. Gap-junction pada hewan dan tumbuhan 1. Matriks ekstraseluler pada hewan 2. Matriks ekstraseluler pada tumbuhan 15 Siklus sel 1. Pembelahan sel 2. Kontrol siklus sel 3. Kematian sel 16 Perkembangan penelitian biologi sel dan molekuler terkini 13. OUTCOME PEMBELAJARAN (LEARNING OUTCOMES) Setelah mengikuti kuliah, mahasiswa mampu : A. Knowledge and understanding: 1. Menjelaskan dan memahami pengertian secara detil tentang struktur, fungsi dan kegiatan-kegiatan dalam sel dan perannya dalam proses yang berlangsung di dunia ilmu pengetahuan dan kehidupan sehari-hari
2. Memahami dan menjelaskan dasar teori, bahan kimia dan peralatan laboratorium untuk mempelajari biologi sel dan molekular 3. Memahami dan menjelaskan pentingnya aspek biologi sel dan molecular di dalam perkembangan pengetahuan biologi B. lntelectual thinking mahasiswa diharapkan memiliki kemampuan berfikir untuk; 1. Menganalisis struktur, fungsi, komponen-komponen sel dan kegiatan-kegiatan yang ada di dalamnya 2. Menganalisis dan memecahkan permasalahan-permasalahan seputar sel dan molekul 3. Merencanakan penelitian-penelitian di bidang biologi sel dan molecular C. Practical) skill Mahasiswa diharapkan mampu berkarya untuk: 1. Menggunakan pustaka ilmiah (misalnya buku text books, internet, komunikasi pribadi dsb) untuk pembuatan tugas ilmiah 2. Menerapkan konsep biologi sel dan molekular dalam penelitian-penelitian biologi terkini 3. Merancang suatu penelitian atau prosedur untuk mempelajari biologi sel dan molekular D. Managerial skill Memiliki kemampuan manajerial dan alih ilmu untuk: 1. Mengatur waktu secara efektif dan efisien dalam menyelesaikan tugas-tugas 2. Mengungkapkan dan mengkomunikasikan pendapat dan menerapkan prinsip-prinsip kimia, fisika dan biokimia di bidang biologi sel dan molecular dalam bentuk bagan alir, karya tulis, atau seminar 3. Bekerja sama dalam kelompok 4. Menerapkan dan mengintegrasikan biologi sel dan molekular ke dalam cabang ilmu lain baik di lingkungan fakultas biologi sendiri atau lintas bidang 5. Menggunakan teknologi informasi dan komunikasi dengan baik
14. RENCANA KEGIATAN PEMBELAJARAN MINGGUAN Pertemuan : Minggu ke 1 Pokok Bahasan : Tinjauan umum sel Sub Pokok Bahasan : 1. Evolusi Sel 2. Sejarah Penemuan Sel 3. Konsep Umum Sel 4. Komponen Penyusun sel 5. Struktur sel prokariotik dan eukariotik 6. Sel Hewan dan sel tumbuhan Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menyebutkan dasar - dasar pengetahuan tentang sel, mulai dari teori evolusi sel, bagaimana sel ditemukan, sampai pada perbandingan antara sel hewan dan sel tumbuhan 2. Mahasiswa mampu menjelaskan sejarah penemuan sel, evolusi sel sampai dapat menjelaskan dan membedakan struktur dan macam-macam sel, serta komponenkomponen penyusun sel Metode : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Pembelajaran Pertemuan : Minggu ke 2 Pokok Bahasan : Energi, katalisis dan biosintesis Sub Pokok Bahasan 1. Katalisis dan penggunaan energi oleh sel 2. Molekul karier dan biosintesis Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu memahami dan menganalisa tentang bagaimana sel memperoleh dan mempergunakan energi faktor-faktor pendukung pembentukan energi, bentukbentuk energi yang perlu disimpan oleh sel sebagai cadangan energi. Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab
Pertemuan : Minggu ke 3 Pokok Bahasan : Struktur dan fungsi protein Sub Pokok Bahasan : 1. Bentuk dan struktur protein 2. Kerja protein 3. Organela pembentuk protein Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menggambarkan berbagai macam bentuk protein dan menyebutkan fungsinya berdasarkan rangkaian polipetida dan organisasinya 2. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan bagaiman protein itu dibentuk dan kerja protein 3. Mahasiswa mampu menjelaskan dan menggambarkan organela pembentuk protein dan cara kerjanya Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tanya jawab Pertemuan : Minggu ke 4 Pokok Bahasan : Selaput plasma: struktur dan transportasi membran Sub Pokok Bahasan : 1. Model selaput plasma dan sifat-sifatnya 2. Fungsi selaput plasma 3. Proses pemulihan dan perakitan selaput plasma Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menjelaskan secara rinci tentang definisi dan struktur selaput, macam senyawa penyusun selaput plasma (lipid, protein, fosfat), orientasinya dan fungsi dari masing-masing senyawa tersebut dalam kaitannya dengan kegiatan selaput plasma. 2. Mahasiswa mampu menjelaskan tentang proses perakitan selaput plasma dan pemulihannya Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tanya jawab, tugas mandiri
Pertemuan : Minggu ke 5 Pokok Bahasan : Nukleus Sub Pokok Bahasan : 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 5. Struktur gen pada sel prokariotik dan eukariotik Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu mendefinisikan dan menggambarkan struktur nukleus secara detil 2. Mahasiswa diharapakan mampu menjelaskan fungsi nukleus, dan aktivitas-aktivitas di dalam nukleus 3. Mahasiswa mampu menjelaskan struktur dan fungsi DNA, RNA dan gen Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tanya jawab, kuis Pertemuan : Minggu ke 6 Pokok Bahasan : Genetika sel Sub Pokok Bahasan : 1. Regulasi genetik di dalam sel 2. Kontrol ekspresi gen Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menjelaskan tentang definisi gen, regulasi genetik dan ekspresi gen 2. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan segala aktivitas di dalam sel yang dikontrol oleh suatu struktur yang disebut gen. 3. Mahasiswa mampu memahami dan menganalisis bagaimana kontrol ekspresi gen itu terjadi. Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Media : OHP/LCD
Pertemuan : Minggu ke 7 Pokok Bahasan : Teknik mempelajari sel dan molekul Sub Pokok Bahasan : 1. Mikroskup 2. Pengenalan alat-alat dab bahan kimia 3. Isolasi sel dan organela 4. Isolasi bahan genetika : DNA dan RNA 5. Isolasi Protein Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu mennjelaskan macam-macam bahan kimia, alat dan metode kerja untuk mempelajari sel dan molekul 2. Mahasiswa mampu mempraktekkan teknik-teknik untuk mengisoalsi materi genetic dan organela-organela dalam sel Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tayangan prosedur kerja, gambar alat dan bahan kimia Pertemuan : Minggu ke 8 Estimasi waktu : 120 menit Ujian Tengah Semester Metode : Ujian tertulis dengan soal pilihan ganda dan atau essay, mengisi titik-titik Pertemuan : Minggu ke 9 Pokok Bahasan : Sitosol dan sitoskeleton Sub Pokok Bahasan : 1. Struktur dan fungsi sitosol 2. Struktur, macam dan fungsi sitoskeleton Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menjelaskan secara detil tentang struktur, komponen biokimiawi, fungsi dan kegiatankegiatan yang terjadi di dalam sitosol dan sitoskeleton sebagai rangka sel. 2. Mahasiswa mampu menggambarkan jenis-jenis sitoskeleton dan spesifikasinya
Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Pertemuan : Minggu ke 10 Pokok Bahasan : Organela system selaput sitoplasmik Sub Pokok Bahasan : 1. Definisi 2. Retikulum endoplasma 3. Badan Golgi 4. Lisosoma 5. Endosoma Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menjelaskan definisi system selaput sitoplasmik dan menyebutkan organela-organela yang termasuk dalam system tersebut 2. Mahasiswa mampu menggambarkan struktur retikulum endoplasma, Golg, Lisosoma dan endosoma secara detil 3. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan kinerja dan fungsi organela-organela tersebut beserta kaftan antara organela satu dengan organela lainnya Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Pertemuan : Minggu ke 11 Pokok Bahasan : Organela pengubah energi Sub Pokok Bahasan : 1. Mitokondria 2. Kloroplas Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menggambarkan struktur detil mitokondria dan kioroplas 2. Mahasiswa mampu menjelaskan fungsi dan cara kerja mitokondria dan kloroplas sebagai pengubah energi dan bentuk-bentuk energi yang dihasilkan Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Media : OHP/LCD/Gambar
Pertemuan : Minggu ke 12 Pokok Bahasan : Kompartemen dan transport intraseluler Sub Pokok Bahasan : 1. Organela bermembran 2. Sorting protein 3. Vesikuli transport 4. Secretory pathways 5. Endocytic pathways Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menyebutkan dan menjelaskan organela-organela yang berperan untuk transport molekul dalam sel 2. Mahasiswa mampu menyebutkan macam-macam sorting signal dan cara kerjanya 3. Mahasiswa mampu menjelaskan cara-cara pembentukan vesikuli transport, cara berpindahnya dan senyawa yang dibawa Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tanya jawab, kuis Media : OHP/LCD/Gambar-gambar Pertemuan : Minggu ke 13 Pokok Bahasan : Sistem komunikasi interseluler Sub Pokok Bahasan : 1. Kontak sel tanpa junction pada sel hewan dan tumbuhan 2. Gap-junction pada hewan dan tumbuhan Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menjelaskan bagaimana sel hewan dan tumbuhan berkomunikasi satu sama lain 2. Mahasiswa mampu menyebutkan dan menjelaskan komponen-komponen yang berperan agar komunikasi interseluler 3. Mahasiswa mampu menyebutkan dan menjelaskan macam dan kerja komponen-komponen yang perperan sebagai reseptor pada membran organel. Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tanya jawab Media : OHP, Gambar
Pertemuan : Minggu ke 14 Pokok Bahasan : Matriks ekstraseluler Sub Pokok Bahasan : 1. Matriks ekstraseluler sel tumbuhan 2. Matriks ekstraseluler sel hewan Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu menyebutkan jenis-jenis matriks ekstraseluler pada sel hewan dan sel tumbuhan beserta letak dan fungsinya. 2. Mahasiswa mampu menjelaskan dan menganalisa jaringan yang berkaitan dengan fungsi matriks ekstraseluler tersebut. Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Pertemuan : Minggu ke 15 Pokok Bahasan : Siklus sel Sub Pokok Bahasan : 1. Pembelahan sel 2. Kontrol siklus sel 3. Kematian sel Tujuan Instruksional : 1. Mahasiswa mampu memahami, menjelaskan dan menganalisis tentang siklus sel, mulai dan cara sel memperbanyak diri, persyaratan-persyaratan untuk perbanyakan sel, sampai sel mengalami kematian 2. Mahasiswa mampu menjelaskan tentang sistem yang mengontrol sikius sel Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, tugas makalah, tanya jawab
Pertemuan : Minggu ke 16 Pokok Bahasan : Perkembangan penelitian biologi sel dan molekuler terkini Tujuan Instruksional : 1. Diharapkan para mahasiswa dapat mengenal dan mampu menjelaskan penelitian-penelitian yang sedang berlangsung tentang biologi sel dan molekuler. 2. Mahasiswa mampu menjelaskan manfaat penelitian dalam dunia ilmu pengetahuan maupun di masyarakat 3. Mahasiswa mampu merancang dan melakukan suatu penelitian dalam bidang biologi sel dan molekular Metode Pembelajaran : Ceramah tatap muka, diskusi kelompok, tanya jawab Media : OHP 15. PERSYARATAN Kehadiran kuliah : - Sebagai tanda kehadiran, mahasiswa diminta menandatangani daftar hadir pada setia pertemuan - Mahasiswa diperbolehkan mengikuti ujian utama apabila kehadirannya minimal 75% - Apabila berhalangana hadir, sebaiknya memberikan surat izin resmi yang diketahui oleh dosen Penasehat Akademik, Wakil Dekan bidang Akademik atau surat keterangan dokter 16. EVALUASI DAN PEN I LAIAN Evaluasi untuk matakuliah (berupa pengukuran) ini menggunakan: Ujian tertulis yang diadakan dua kali : tengah dan akhir semester (soal: pilihan ganda, mengisi titik-titik, benar/salah, dan essay Quiz berupa pertanyaan dan harus dijawab dengan singkat Pembuatan tugas yang dapat dikerjakan di luar jam kuliah
Penilaian : Nilai akhir (dalam bentuk angka) matakuliah ini ditetapkan sebagai berikut: (4 x NUTS + 0.5 x NK + 0.5 x NT + 5 x UAS) 10 Keterangan: NUTS : Nilai Ujian Tengah Semester NK : Nilai Kuis NT : Nilai Tugas NUAS : Nilai Ujian Akhir Semester Nilai akhir (dalam bentuk hu ruf: A, B, C, D, E) ditentukan berdasar pada Pengukuran Acuan Patokan (PAP) Selain pengukuran, keberhasilan pembelajaran ini jugs dievaluasi dengan cara pengadaan diskusi kecil selama kuliah berlangsung dan pemberian angket/kuisener yang berisi tentang pertanyaan-pertanyaan mengenai proses pembelajaran. Angket ini diberikan pada waktu ujuan akhir untuk diisi oleh mahasiswa dan hasilnya dapat digunakan oleh dosen yang bersangkutan maupun bagian akademik guns perbaikan pada proses pembelajaran semester berikutnya. 17. BAHAN, SUMBER INFORMASI DAN REFERENSI 1. Alberts, B., Bray, D., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., and Walter, P. 1998. Essensial Cell Biology: An introduction to the molecular biology of the cell. Garland Publishing, Inc. New York & London. 2. Karp, G. 1999. Cell and molecular biology : Concept and experiments. 2 nd Ed. John Wiley and Sons, Inc. Canada. Chapter 8