SEL DAN KOMUNIKASI ANTAR SEL Staf Bagian Fisiologi Departemen Anatomi, Fisiologi dan Farmakologi Fakultas Kedokteran Hewan - IPB
SEL Unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk hidup yang dapat melakukan aktivitas kehidupan reproduksi, respirasi, metabolisme etc • Semua makhluk hidup tersusun dari sel • Uniseluler : dibentuk oleh satu sel (bakteri dan protozoa) • Multiseluler : dibentuk oleh banyak sel • Sel yang serupa, berfungsi sama membentuk suatu jaringan • Sel Jaringan Organ Sistem organ Individu
Karakteristik sel Ukuran bervariasi: – kecil contohnya stapilokokus dengan diameter ± 1 µm – besar contohnya ovum dengan diameter ± 70µm dan amuba dengan diameter ± 300 µm Bentuk bervariasi: – Ada yang statik • Kecil dan spherik misalnya E. coli • Sangat kompleks misalnya saraf – bentuk berubah (dinamik) • misalnya amuba dan pagosit • Beberapa diantaranya dilengkapi dengan struktur tambahan yang mempunyai fungsi spesifik misalnya silia pada protozoa, flagela pada epitel dan reseptor sistem saraf
Sel dibentuk oleh nukleus dan sitoplasma yang dipisahka satu dengan yang lainnya/lingkungan oleh membran
Stapilokokus
Ovum
Amoeba Proteus
Bentuk Tetap E. Coli
Bentuk Dinamik
Fungsi sel • Sel melakukan fungsi kehidupan, misalnya pada sistem respirasi, transportasi, sekresi, eksresi, reproduksi, pencernaan dll • Sel juga menurunkan sifat : unit hereditas yang menurunkan sifat genetis kepada keturunannya
Macam Sel Sel prokaryotik “sel primitif” (pro = sebelum; karyon = nukleus) - Sel yg tidak mempunyai membran inti - DNA terkonsentrasi pada nukleoid - mempunyai plasmid (DNA sirkuler yg berukuran lebih kecil) - plasmid terdapat diluar nukleoid - Contoh : bakteri dan alga
Sel eukaryotik “sel modern” (eu = sebenarnya) - Sel yg mempunyai membran nukleus, sitoplasma dan organel sel (terpisah antara nukleus dan sitoplasma) - DNA terdapat pada nukleus transfer informasi genetik berlangsung kompleks, melibatkan lebih banyak enzim dan organel sitoplasma
- Contoh : sel tumbuhan, hewan dan manusia
Prokariot
Eukariot
SEL
Jenis dan macam sel
Bagian – Bagian Sel • Membran plasma : - Membatasi sel dengan lingkungan luar - Tempat keluar masuk ion dan molekul - Bersifat selektif permeabel (transpor pasif dan aktif) • Sitoplasma, terdiri dari : - sitosol (cairan plasma atau matriks cair sel) dan - organel-organel sel (komponen struktural yang terdapat dalam sitoplasma) • Nukleoplasma, terdiri dari : - cairan nukleus - nukleolus - kromosom (mengandung DNA)
Sitosol : • terdiri dari komponen utama air, mengandung garam, molekul terlarut, enzim dan lain-lain • tempat berlangsungnya glikolisis
Organel : •Ada yang bermembran: mitokondria, retikulum endoplasma, a. Golgi, lisosom dan peroksisom •Tidak bermembran: ribosom, sentriol, sentrosom, sitoskeleton, silia dan flagela
Sel
Komponen Pembentuk Sel Air: 60 - 90% dari organisme hidup (dan cells) Penting sebagai pelarut yang baik (solven) dan diperlukan dalam reaksi metabolisme
Ion:sodium, potasium, kalsium dan klorida Makromolekul :Karbohidrat,lemak,protein dan nukleotida Karbohidrat, lemak dan protein adalah sumber energi dan bahan pembentuk komponen sel, nukleotida termasuk DNA dan RNA adalah komponen struktural materi genetik Dapat hadir sebagai glikoprotein, glikolipid atau lipoprotein. Protein mempunyai kemampuan untuk berubah bentuk (allosterik) yang memungkinkan makro protein dapat berperan dalam semua fungsi sel.
Komposisi cairan ekstrasel dan intrasel serta potensial elektrokimia yang terbentuk pada mamalia besar Ion
Cairan ekstraseluler
Sitoplasma
(mM)
(mM)
Na+
130
10
K+
5
140
Cl-
120
4
Ca2+
1.0 mM (1000µM)
0.1 µM
Ada kecenderungan Na+ bergerak masuk ke intrasel dan K+ ke ekstrasel
=
Internal environment = cairan yang merendam sel-sel
skin skin
Cell membrane Cell membrane
nucleus nucleus
cytoplasm cytoplasm Internal environment Internal environment
Protein ± 50 - 60% berat kering sel Dibentuk oleh 20 jenis asam amino yang berbeda dalam gugus tepinya(R) dengan struktur dasar asam aminonya adalah: amin (NH2) dan karboksil (COOH) Asam amino akan berikatan dari kepala sampai ekor melalui ikatan peptida, dimana gugus karboksil dari satu asam amino berikatan dengan gugus amin asam amino yang lainnya, reaksi ini membutuhkan energi ATP dan mengeluarkan air • Perbedaan jenis makroprotein tergantung dari jumlah asam amino dan urutan asam amino
Fungsi Makroprotein : – Bahan struktural untuk mengontrol bentuk sel dan menyatukan sel kolagen – Katalisator reaksi kimia enzim – Pompa dan saluran ion – Alat gerak otot, flagela dan silia – Komponen sistem pertahanan tubuh antibodi – Reseptor dan ligan hormon dan neura transmiter
Lipid Makromolekul yang unsur pembentuknya adalah karbon, hidrogen dan oksigen (kandungan oksigennya lebih rendah dari kandungan oksigen karbohidrat) Sifatnya adalah tidak larut dalam air karena strukturnya nonpolar Secara teknis makromolekul ini disebut lemak bila berbentuk solid pada suhu ruangan dan minyak bila berbentuk cairan dalam suhu ruangan Fungsi Lipid adalah : Terlibat dalam cadangan energi jangka panjang dan komponen struktural ligan (hormon)
Jenis-jenis lipid •
Asam lemak tersaturasi adalah Asam lemak yang tidak terdapat ikatan ganda antara karbonnya
•
Asam lemak mono unsaturasi = Asam lemak yang terdapat satu ikatan ganda antara karbonnya
•
Asam lemak poli unsaturasi = Asam lemak yang terdapat dua atau lebih ikatan ganda antara atom karbonnya
•
Triglserida = Mengandung 1 molekul gliserol + 3 asam lemak – Asam lemak khasnya terdiri dari rantai 16 atau 18 karbon (ditambah banyak hidrogen)
•
Fosfolipids = Fosfate (-PO4) mengganti 1 asam lemak, – komponen penting membran sel
•
Steroids = lemak yang memiliki 4 cincin karbon yang bahan pembentuknya kolesterol, termasuk diantaranya testosteron, estrogen
Karbohidrat ± 3% berat kering sel Mengandung atom karbon, hidrogen & oksigen rumus (CH2O)n mis. glukosa C6H12O6 Fungsi : berperan sebagai sumber energi dan bahan struktural sel
Bentuk-bentuk Karbohidrat: Monosakarida bentuk sederhana dari karbohidrat yang mengandung 5 atom karbon misalnya ribosa atau 6 atom karbon yaitu glukosa Glukosa merupakan gula yang paling penting karena merupakan sumber energi utama; otak mutlak membutuhkan glukosa sebagai sumber energinya; energi yang tersimpan dalam 1 gram glukosa (karbohidrat) adalah 4 Kalori/gm
Disakarida = Gabungan dari dua monosakarida misalnya: maltose gabungan 2 glukosa; sukrosa gabungan glukosa dengan fruktosa; dan maltosa gabungan glukosa dengan galaktosa Polisakarida = Karbohidrat yang berukuran sangat besar yang terbuat dari gabungan banyak glukosa Semua sel hidup menyimpan glukosa dalam jenis karbohidrat ini misalnya: Jamur dan bakteri membentuk polimer simpanan glukosa yang disebut dekstrin; Sel hewan membentuk polimer glukosa yang disebut glikogen; Beberapa invertebrata membentuk struktural karbohidrat jenis ini yaitu kitin
Membran sel Bagian struktural sel yang memisahkan sitoplasma dengan lingkungan luarnya
Dibentuk oleh: a. Lapis ganda lipid (posfolipid) bagian kepala yang bersifat hidropilik mengarah ke cairan ekstrasel dan ke sitoplasma , sedangkan kakinya yang hidropobik bertemu pada bagian dalam lapisa membran. b. Protein yang tersusun seperti mosaik pada lapisan lipid (pada bagian dalam, luar dan menembus dari luar ke dlm membran / transmembran) yg berfungsi sbg komponen struktural membran, pompa dan saluran ion, carrier, reseptor dan enzim. c. Kolesterol (pada hewan /eukariot dan jumlah kolesterol ini menentukan permeabilitas membran terhadap air, makin banyak kolesterol makin kurang permeabilitasnya terhadap air misal pada tubuli distal ginjal).
Sebagai pembatas pergerakan bahan masuk dan ke luar sel Sistem transpot yang terdapat pada struktur sel (saluran ion dan carrier) memungkinkan perpindahan bahan secara selektif Molekul hidropobik/larut dalam lemak dapat melewatinya dengan mudah Oksigen, karbon dioksida, molekul steroid dan anasthetikum Molekul hidropilik/larut dalam air/tidak larut dalam lemak lebih sulit kecuali yang berukuran kecil yang masuk melalui pori/saluran ion (diameter pori dan saluran ion bervariasi dari yang kecil 4 Angstrom dan ada yang mencapai 8 Angstrom): air; urea; gas terlarut (CO2, O2); dan ion mis Na+, K+ dan Ca2+
Membran sel Permeabilitas membran thd molekul-molekul
Membran sel
Fungsi Membran Protein • Protein Integral – – – – – –
Transpoter Enzim Reseptor/Tranduksi Penghubung Penanda Pelekat dengan matrik ekstrasel
Transport membran (Perpindahan bahan melewati membran sel)
PRINSIP TRANSPORT MEMBRAN • Membran sel memperbolehkan air dan molekul nonpolar melewatinya melalui diffusi sederhana. • Lipid bilayer sangat tidak permeabel terhadap molekul polar, seperti ion-ion, gula, asam amino, nukleotida, dan banyak metabolit sel.
• Untuk mengangkut ion dan molekul polar melewati membran yaitu melalui • 1. protein transport membran (karrier • atau permease atau transporter) • 2. saluran.
Transpot membran •Secara pasif tanpa memerlukan energi contohnya :difusi sederhana, difusi dipermudah dan osmosis •Secara aktif yang memerlukan energi contohnya :transpot aktif primer dan transpot aktif sekunder
Saluran ion • Struktur membran yang berperan dalam pergerakan bahan melewati membran • Dibedakan menjadi: •Bergerbang ‘gated’ yang bisa dibuka oleh: voltase (voltage gated), mediator kimia (ligand gated) dan secara mekanis oleh gerakan sitoskeleton • Tidak bergerbang “nongated” contohnya pori (leak channel)
Carrier • Protein pembawa dapat mengikat bahan spesifik • Bila berikatan menyebabkan terjadinya perubahan bentuk protein yang membawa bahan ke sisi yang berlawanan membran (tidak pernah terbuka di dua sisi membran secara bersamaan) • Ada titik jenuh (saturasi)
TRANSPORT MELALUI MEMBRAN • Transport ion inorganik dan molekul organik kecil yang larut dalam air melewati lipid bilayer membran dicapai melalui protein transmembran khusus. • Masing-masing protein transmembran khusus ini bertanggung jawab atas pengangkutan ion tertentu atau molekul tertentu atau kelompok ion atau molekul yang mirip. • Sel juga dapat memindahkan molekul besar atau bahkan partikel yang lebih besar, tetapi mekanismenya berbeda dari pengangkutan molekul kecil.
Difusi • Perpindahan pasif bahan melewati membran sel • Searah dengan gradien elektro-kimia (bergerak dari kadar tinggi ke rendah / ke arah muatan yang berlawanan) • Energi berasal dari energi kinetik dari pergerakan acak molekul/ion • Sebelum tercapai kesetimbangan terdapat perpindahan bersih • Setelah kesetimbangan tercapai, selisih pergerakan ke 2 arah adalah 0 (kesetimbangan dinamis) • Bergantung pada kelarutan bahan dalam lemak dan adanya saluran protein untuk molekul tersebut • Berbanding lurus dengan luas permukaan membran semakin luas semakin cepat • Berbanding terbalik dengan ketebalan membran semakin tebal semakin lama
Difusi
Energi berasal dari energi kinetik dari pergerakan acak molekul / ion
Difusi bahan bergantung hanya pada konsentrasi bahan tersebut tidak bergantung pada: • Pasangan ion dari senyawa asal • Kehadiran klorida tidak mempengaruhi difusi sodium yang berasal dari NaCl • Kehadiran metabolitnya atau bentuk ioniknya • Misal: • Glukosa segera diubah menjadi glucosa-6-fosfat segera setelah masuk sel. Kehadiran metabolit glukosa ini tidak mempengaruhi difusi glukosa berikutnya •Aspirin pada lambung, pH = 1.4, dalam bentuk tidak terionisasi (tidak bermuatan). Dalam bentuk ini aspirin dapat masuk sel lambung, sesaat di dalam sel, pH = 7.4, aspirin terionisasi, tidak mempengaruhi difusi aspirin selanjutnya. Bentuk terionisasi tidak dapat meninggalkan sel, mengumpul di dalam sel mengalami presipitasi, membentuk kristal => merusak mukosa =>perdarahan lambung
Difusi Dipermudah Difusi dipermudah adalah Perpindahan pasif bahan melewati membran sel, searah gradien elektro-kimia dengan bantuan membran protein/saluran
protein
PROTEIN SALURAN (CHANNEL) • Protein saluran tidak perlu mengikat zat terlarut yang akan diangkut. • Protein saluran membentuk pori atau saluran hidrofilik sepanjang lipid bilayer. • Ketika saluran membuka, zat terlarut tertentu (umumnya ion inorganik dengan ukuran dan muatan yang tepat) dimungkinkan lewat saluran menembus membran. • Transport melalui protein saluran jauh lebih cepat dibandingkan dengan transport yang dibantu oleh protein karrier. • Pengangkutan melalui protein saluran adalah transport passif atau diffusi yang dipermudah atau dibantu.
Transpot Diperantarai Carrier • Transpot bahan berukuran besar dan tidak larut lemak • Spesifikasi => molekul tertentu, transporter untuk Dglukosa tidak bisa untuk l-glukosa setiap protein karrier mempunyai tempat pengikatan yang spesifik terhadap zat yang akan diangkut. • Saturasi =>kecepatan transpot bergantung pada jumlah transporter, bila semua transporter sudah bekerja tidak ada lagi peningkatan kecepatan = saturasi • Kompetisi => transporter untuk lebih dari 1 bahan => terjadi kompetisi
•
Protein karier harus memiliki tempat pengikatan bagi zat yang akan diangkut.
•
Protein karrier mengikat zat terlarut tertentu yang akan diangkut. Setelah mengikat zat yang diangkut, protein karrier akan mengalami rentetan perubahan konformasi.
•
Perubahan konformasi protein karrier tersebut memindahkan zat terlarut yang diikat tadi dari satu sisi menembus membran ke sisi yang lain.
•
Transport melalui protein karrier bisa transport passif (menuruni gradien konsentrasi dan potensial) bisa transport aktif (melawan gradien konsentrasi dan potensial).
•
Semua transport aktif melibatkan protein karrier yang dikopel dengan sumber energi (atp).
PROTEIN KARRIER
OSMOSIS Perpindahan air melewati membran semipermiabel (permeabel terhadap air) - Bila kosentrasi solut atau solven berbeda - Air pindah (bersih) sampai konsentrasi solut sama - Berlangsung secara pasif
Isoosmotik, Hipoosmotik, hiperosmotik => bergantung pada jumlah partikel dalam larutan Tekanan osmotik=tekanan yang dapat mencegah perpindahan solven Pergerakan air melewati membran sel => bergantung pada jumlah partikel yang tidak dapat menembus membran sel
Hipotonis = Sel mengembung Isotonis = sel tidak berubah ukuran Hipertonis=sel mengalami plasmolisis =>mengkerut = krenasi Osmosis Melewati Membran Sel
Transpot Aktif Primer Perpindahan bahan melewati membran sel melawan gradien elektro-kimia menggunakan pompa ion(biasanya adalah pompa ATPase) dan membutuhkan energi. Misalnya pompa Na-K yang mentranspot 3 Na ke luar sel dan 2 K ke dalam sel.
• Melawan Gradien Elektro/kimia
Membutuhkan Energi
TRANSPOT AKTIF PRIMER POMPA Na -K
POMPA INILAH YANG MEMPERTAHANKAN KONSENTRASI Na DI LUAR TETAP TINGGI DAN KONSENTRASI K DI DALAM TETAP TINGGI. POMPA INILAH YANG MEMPERTAHANKAN KESEIMBANGAN OSMOTIK DAN MENSTABILKAN VOLUME SEL.
Arah Pergerakan Ion Na Na tinggi diluar sel, 110-140mM
Kanal Na terbuka
Arah Pergerakan Ion K
Ekstra seluler
Kanal K tertutup Intraseluler
K tinggi didalam sel, 110-140mM
KOMPOSISI CAIRAN SEL • DISTRIBUSI ION DIDOMINASI OLEH ION Na DAN K. • KONSENTRASI Na DI LUAR SEL (110-140 mM) LEBIH TINGGI DIBANDINGKAN DENGAN DI DALAM SEL (2.5-20 mM). • KONSENTRASI ION K DI DALAM SEL (110140mM) LEBIH TINGGI DIBANDINGKAN DENGAN DI LUAR SEL (2.5-20mM).
PERBANDINGAN KONSENTRASI ION DI LUAR DAN DI DALAM SEL MAMMALIA Intraseluler (mM)
K+ Na+ Ca2+
Ekstraseluler (mM)
124 3.6 10-4
2.3 108.8 2.1
Mg2+ ClHCO3Fosfo-kreatinin
14 1.5 12.4 35.2
1.3 77.9 26.6 -
Anion organik
45
14
Transport aktif sekunder Perpindahan bahan melewati membran sel melawan gradien elektro-kimia, energi digunakan untuk mentranspot ion tertentu menggunakan pompa ion yang menyebabkan terbentuknya gradien konsentrasi, sehingga ion ini dapat mengaktifkan carrier protein untuk mentranspot molekul lain secara serentak dengan transpot ion ini kembali.
Simport Jenis transport aktif sekunder dimana ion/molekul ditransport searah dengan arah transpot ion yang mengaktifkan molekul pembawa. Contohnya transpot aktif sekunder glukosa dan asam amino dengan Na pada sel usus dan tubuli ginjal
Antiport Jenis transport aktif sekunder dimana ion/molekul ditransport berlawanan arah dengan arah transpot ion yang mengaktifkan molekul pembawa. Contohnya adalah transpot aktif sekunder ion hidrogen dengan Na pada tubuli proksimal ginjal
Transport Aktif Sekunder
Endositosis (pinositosis) • Transport bahan berukuran besar ke dalam sel • Dibedakan menjadi • pinositosis bila bahan yang ditranspor berupa larutan (transpot membawa serta CES) • pagositosis bila bahan yang ditranspot berupa bahan berukuran besar
Pinositosis LDL
Endositosis (pagositosis)
Eksositosis Transport bahan berukuran besar ke luar sel
BIOLISTRIK • Kegiatan/ peristiwa listrik yg terjadi pada sel hidup. • Terjadi akibat adanya perbedaan (kadar /muatan) ion di dalam dan luar sel. • Perbedaan kadar/ muatan ion membentuk potensial membran
Faktor-faktor yang mempengaruhi potensial membran • Perbedaan konsentrasi ion-ion antara di dalam sel dan di luar sel • Permeabilitas ion terhadap membran sel
Permeabilitas Membran • Selektif permiabel (semi permiabel) • Ion lewat melalui saluran ion • Dua tipe saluran ion – Saluran ion tak bergerbang – Saluran ion bergerbang • Gerbang voltase • Gerbang ligan • Gerbang lainnya, misalnya mekanis (perubahan struktur membran sitoskeleton)
Saluran Na Begerbang yang Diaktifkan Ligan
Voltage Gated Na Chanel
Faktor – faktor yang mempengaruhi difusi antar membran 1. Polaritas muatan listrik masing-masing ion. 2. Permeabilitas membran. 3. Konsentrasi ion-ion di sisi dalam maupun luar membran
Mambran sel istirahat/dalam keadaan tanpa rangsangan. • Dalam keadaan polarisasi muatan + pada luar sel dan muatan – di dalam sel.
Organel sel yang diselaputi oleh dua lapis membran Terbagi menjadi 4: 1.Membran luar mengandung enzim untuk oksidasi biologis MEMBRAN LUAR yang menyiapkan bahan sumber energi untuk di proses lebih lanjut dalam organel ini 2.Membran dalam (membentuk krista) dengan unsur utama kardiolipin 3.Ruang intermembrane : ruang antara membran luar dan dalam 4.Matrix: daerah di dalam membran dalam ruang matrik) mengandung enzim untuk siklus Kreb, transfer elektron dan oksidatif posforilasi, karbohidrat , lipid, ruang matrik) mengandung enzim untuk siklus Kreb, transfer elektron dan oksidatif posforilasi. Karbohidrat , lipid (oksidasi beta) dan protein => siklus Kreb => CO2 + H2O dan ATP
Mitokondria MATRIK
KRISTA MEMBRAN DALAM
Mitokondria • Berperan sebagai mesin energi sel, bahan sumber energi • Tempat berlangsungnya katabolisme (membutuhkan oksigen) • Sel umum memiliki sekitar 1000 organel ini • Sel yang aktif seperti sel otot bisa memiliki dalam jumlah yang lebih banyak • Dapat bereplikasi sendiri pada keadaan sel membutuhkan lebih banyak energi • Mengandung DNA, yang berasal dari ibu
Nukleus • Komponen sel yang mengandung materi herediter yaitu DNA • DNA mengandung kode genetis dan diorganisasi menjadi kromosom (satu kromosom mengandung banyak gen) • Selain itu pada komponen sel ini bisa ditemukan 1 atau lebih nuklioli tempat pembuatan ribosom • Dikelilingi oleh dua lapis membran dengan pori-pori khusus untuk jalur RNA •Tempat berlangsungnya proses transkripsi DNA membentuk cetakan (“copy”) dari gen (m-RNA) untuk produksi protein tertentu kebanyakan sel hanya mengandung 1 komponen sel ini • Beberapa sel memiliki lebih dari 1 (poliploidi) seperti beberapa sel hati dan sel otot rangka • Sel eritrosit mamalia dewasa kehilangan komponen sel ini
Nukleus dan nukleolus
Retikulum Endoplasmik dan Ribosom • Organel sel yang terbentuk dari gabungan/jalinan struktur vesikular dan tubular – Granuler (rough) bila ribosom melekat pada nya =>berfungsi sebagai tempat mensintesis protein – Non granuler (smooth) bila tidak ada ribosom yang melekat => tempat mensintesis lemak (lemak membran sel, hormon steroid) – Non granuler sel hati memiliki enzim untuk mendetoksikasi obat (sistem sitokrom p450) – Non granuler pada otot rangka berperan sebagai depot Ca
ER tempat terbentuknya organel dan molekul
Aparatus Golgi
Organel sel yang dibentuk oleh kelompok sisterne Berfungsi: Pada pemrosesan akhir bahan yang dihasilkan endoplasmik retikulum (menambahkan karbohidrat pada gugus tepi protein, mencegah pemecahan protein) Membentuk vesikel protein Menyaring dan mengarahkan protein ke tujuannya
Reseptor Membran REG Ribosom Produk akhir protein
Produk awal protein
Pemb. vesikel transpo
Vesikel transpot
Aparatus Golgi menerima vesikel transpot => pemrosesan dan pengemasan akhir
Contoh proses sintesa hormon protein
Lisosom • Struktur ireguler yang lebih asam dari komponen sitoplasma yang lain • Diameter 250 – 750 nm • Berfungsi sebagai sistem digestif sel (mengandung enzim hidrolitik), mencerna bahan-bahan tidak diperlukan sel misal bakteri
Peroksisom • Organel yang bentuk fisiknya mirip lisosom • Mengandung enzim oksidase yang berperan mengoksidasi bahanbahan yang berbahaya bagi sel misalnya alkohol; enzim katalase yang mengubah hidrogen peroksida menjadi O2 dan air
Ribosom • Organel sel dengan diameter sekitar 15 nm, yang dibentuk oleh subunit besar dan kecil, mengandung ± 65% RNA dan 35% protein • Tempat berlangsungnya sintesa protein: Protein sitoplasma (Hb), protein peroksisom dan protein mitokondria disintesa pada organel yang bebas Protein hormon, protein lisosom dan protein membran disintesa pada organel ini yang melekat pada endoplasmik retikulum
Sentriol • Organel sel ini mengorganisasi spindel mitosis pada pembelahan sel • Dibentuk oleh sepasang struktur kecil mirip silia • Dibentuk oleh 9 triplet tubulus yang ditemukan pada sentrosom • Pada sel hewan organel ini membelah diri terlebih dahulu sebelum pembelahan sel
Sentrosom • Organel tidak bermembran yang melekat pada permukaan nukleus • Dimana sesaat sebelum mitosis organel ini membelah diri, 2 sentrosom baru akan berpisah sampai berapa pada sisi yang berlawanan • Saat mitosis berlanjut mikrotubulus tumbuh dari masing-masing sentrosom dengan ujung plusnya tumbuh ke arah piring metafase, kelompok mikrotubulus ini disebut serabut “spindle” membentuk spindel
Sitoskeleton • Komponen sel yang menentukan bentuk sel • Berperan dalam transpot dalam sel (misalnya pergerakan kromosom saat mitosis,transpot vesikel neurotransmiter) • Terlibat dalam pergerakan keseluruhan sel
• Terbuat dari tubulus/filamen yang tersebar di dalam sel, yang membentuk jalinan serabut dengan 3 tipe dasar yaitu: Mikrotubulus (yang terbuat dari tubulin, dengan diameter 25 nm) Filamen intermediet ( terbuat dari berbagai protein, diameter 8 – 12 nm) Mikrofilamen ( yang terbuat dari aktin, dengan diameter 7 nm)
Silia dan Flagela Organel sel yang terdapat pada permukaan sel Berperan dalam pergerakan sel Memiliki struktur internal yang sama yaitu 9 pasang tubulus yang tersusun melingkar, mengelilingi sepasang tubulus sentral Kontraksi protein dineim menghasilkan gerakan berulang seperti pendulum yang menyebabkan sel bergerak atau menggerakkan cairan pada permukaan sel
Perbedaan •Flagela lebih panjang (50 – 200 mikron) dari silia (5 – 10 mikron) •Sel biasanya memiliki 1 atau 2 flagela, sedangkan silia jumlahnya biasanya ratusan Contoh flagela : adalah yang terdapat pada badan sperma, Contoh silia : adalah yang terdapat pada mukosa saluran respirasi , tuba fallopii dan kanalis spinalis
Komunikasi antar sel
Rangsangan ( luar dan dalam)
Komunikasi Sel Organisme multiseluler /banyak sel : 75 triliun sel- 100 triliun sel 200 Jenis sel
Respon Sel Target Harus ada reseptor
Komunikasi Sel Dekat : Hubungan langsung sel-sel (Gap Junction) Difusi
Jauh : Impul saraf listrik (perubahan potensial membran) Mediator kimia molekul yang disekresikan ke CEF(ligan), autokrin, parakrin, endokrin 1Endokrin 2Hormon 3Sel kelenjar 4Sel target
Gap Junction : merupakan komunikasi sel sederhana – Koneksin 2 sel menyatu, terbentuk konekson – Konekson tertutup/terbuka – Saat terbuka 2 sel = 1 sel => sinsitium, ion dan molekul kecil (Asam amino, ATP dan cAMP) difusi – Merupakan satu-satunya jalur transfer sinyal listrik langsung – Misal pada otot jantung, beberapa otot polos, sel hati, beberapa saraf pada CNS
Komunikasi Jarak Jauh • Dilakukan oleh semua sel tubuh Kimia :Autokrin, parakrin, endokrin Listrik : neural/syaraf Kimia dan Listrik : neurohormon
• Bila mediator kimia dari ujung akson disekresikan ke sinap = neurotransmiter • Bila mediator kimia dari ujung akson disekresikan ke CES = neurohormon
Parakrin dan Autokrin Bentuk komunikasi lokal
Setelah disekresikan difusi di CES
Misal: Eicosanoid (Prostaglandin, tromboksan, leukotrien = pada asthma) Histamin
• Reseptor : Protein membran sel yang mengenali, dapat mengikat dan menerjemahkan (reception) informasi yang dibawa ligan, memulai pengaruh, untuk menghasilkan respon seluler.
• Ligan : disebut juga Messenger I Bahan atau zat yang membawa informasi (pembawa berita pertama) pada sel target, dapat berikatan dan mengaktifkan reseptor. Satu ligan dapat mempunyai beberapa reseptor (reseptor isoform) dengan respons seluler yang berbeda. Dapat pula berbagai bahan ini untuk satu reseptor (tetapi dengan afinitas yang berbeda)
Lokasi reseptor Tergantung sifat Ligan 1. Ligan Lipopobik /Hidrofilik Pada membran sel : *reseptor yang terhubung dengan saluran ion *reseptor yang terhubung dengan Protein-G (Protein integral membral bisa mempengaruhi/mengaktifkan enzim atau ligan gated chanel)
*reseptor yang terhubung dengan enzim 2. Ligan Lipofilik/Hidropobik Dalam sel (sitosol / membran inti)
TIGA KELAS RESEPTOR PERMUKAAN SEL CE LL-SURFACE RECEPTOR
ION CHANNEL-LINKED RECEPTOR
Reseptor yang terhubung dengan saluran ion.
Ions Ligand
G-PROTEIN-LINKED RECEPTOR
Reseptor yang terhubung dengan protein g
Ligand
G protein Activated G protein Enzyme or ion channel Activated enzyme or ion channel ENZYME-LINKED RECEPTOR
Reseptor yang terhubung dengan enzim
Inactive catalytic domain
Ligand
Active catalytic domain
Mekanisme transduksi sinyal (pathway utk reseptor pada membran plasma)yg menggunakan second messenger utk terjadinya respon 1.Reseptor yg mempengaruhi aktivitas elektrik membran dan konsentrasi calcium sitosol ion channels 2.Reseptor yg mengatur cAMP 3.Reseptor yg mengatur cGMP 4.Reseptor yg mempengaruhi konsentrasi calcium sitosol dan aktivitas protein kinase metabolisme phosphatidyl Inositol membran 5.Reseptor yg mempunyai aktivitas protein kinase
Gambaran Umum Jalur Sinyal 1. 2.
Ligan (Messenger I) memerlukan reseptor spesifik Ikatan Ligan dan reseptor Aktivasi reseptor menyebabkan terjadinya Transduksi sinyal atau Proses perubahan informasi ekstraseluler yang dibawa oleh pembawa berita pertama menjadi informasi intraseluler yang merangsang respon seluler • Beberapa perubahan diperantarai oleh pengaktifan protein kinase = Enzim yang mentransfer gugus fosfat dari ATP ke protein (Fosforilasi ) 3. Fosforilasi protein mengubah konfigurasinya dan memicu proses pembentukan respon sel Contoh perubahan fosforilasi: – Meningkatkan/menurunkan aktivitas enzim – Mengubah keadaan gerbang saluran ion (ligan gated chanel)
We can biochemically differentiate the reception, etc. of these chemical signals into three stages: Reception (by a cell) Transduction (from outside of the cell to inside the cell, etc.) Response (how the cell responds to having received the signal)
• •
•
Aktivasi reseptor : Perubahan keadaan saluran bergerbang atau fungsi enzim sehingga dapat mengubah potensial membran atau kadar(konsentrasi) ion atau molekul tertentu Molekul atau ion yang diaktifkan oleh ikatan ligan-reseptor disebut Messenger 2
Protein G Substansi heterotrimik yaitu memiliki tiga sub unit alpha, beta dan gamma, yang diberi nama seperti itu karena mengikat nukleotida guanine (GDP dan GTP), berhubungan dengan permukaan dalam membran sel (saluran ion atau enzim) dan reseptor transmembran Komplek ligan- reseptor protein G aktif memicu produksi dan pelepasan messenger 2 diantaranya: cAMP, inositol triphosphate (IP3), diacylglycerol (DAG), cGMP, Ca++
Adenil Siklase Enzim pada permukaan dalam membran sel yang diaktifkan oleh Gαs,bekerja mengkatalisis perubahan ATP menjadi pembawa berita kedua cAMP dan dihambat oleh Gαi.
Posfolipase-C Kinase yang mengubah posfolipid membran (posfatidil 4,5-diposfat (PIP2) menjadi 2 pembawa berita kedua yang berbeda yaitu inositol triposfat (IP3) dan diasil gliserol (DAG) cGMP Pembawa berita kedua yang dibentuk dari GTP, dikatalisis oleh guanilat siklase, berikatan dengan reseptor, aktif bila reseptor mengikat ligan, atau dikatalisis oleh guanilat siklase yang larut dalam sitosol, yang diaktifkan oleh NO
Messenger 2 – Ion Ca,,c AMP <= ATP, IP3 dan DAG <= PIP2 (posfoinositol diposfat)
• Sel berbeda respon berbeda terhadap informasi yang dibawa messenger 2 =>fungsi khusus sel Misalnya respon terhadap peningkatan [Ca++): – Otot => kontraksi – Saraf =>pengeluaran neurotransmiter
• Informasi fisiologis – Spesifik pada ikatan ligan-reseptor, tidak pada jenis ligannya (hormon/neurotransmiter) – Ligan yang sama, berikatan dengan reseptor sel berbeda =>informasi beda, respon beda – Misal Asetilkolin: berikatan dengan reseptor nikotinik (saluran ion) dan muskarinik (bukan saluran ion)
• Perubahan bentuk reseptor saat berikatan dengan ligan => pesan spesifik
Calsium – Intrasel : peran utamanya sebagai sinyal fisiologis (messenger 2) misal Ca pada aktomiosin ATPase kontraksi otot – Ekstrasel : mineral utama tulang – Kadar istirahat intrasel rendah – Peningkatan mudah dideteksi – Peningkatan cepat terjadi karena kadar ekstrasel dan depot intra sel (RE, Mitokondria kemungkinan pada membran) sangat tinggi – [Ca] naik berikatan dengan transporter: • Troponin pada otot rangka • Kalmodulin sel lainnya
Sel dapat mengatur kepekaan terhadap ligan – Down regulasi [ligan] tinggi dalam waktu lama, reseptor diendositosis dan dihancurkan lisosom – Up regulasi [ligan] rendah merangsang pembentukan reseptor
Komunikasi Antar-Sel Agonis
ialah suatu molekul atau obat yang dapat mengaktifkan reseptor dengan hasil respon sama dengan ligan alami.
Antagonis ialah suatu molekul atau obat yang dapat berikatan dengan binding site yang sama dengan ligan alami pada reseptor dan menghambat perikatan ligan dengan reseptor-nya, sehingga men-cegah efek dari ligan tersebut.
SECOND MESSENGER DAN LIGAN
c AMP
Epinefrin, Norepinefrin, Glukagon, LH, FSH, TSH, kaslcitonin, H Paratiroid, ADH
Aktivitas Protein kinase
Insulin, GH, Prolaktin, Oksitosin,Eritropoietin, Beberapa Growth Factor
Kalsium dan/ fosfoinositol Epinefrin, Norepinefrin, Angiotensin II, Glucagon, GnRH, TSH c GMP Atrial Naturetic H,Nitric Oxide
