mengintegrasikan banyak jalur pensinyalan sel

Tim riset Sutherland menemukan bahwa epinefrin merangsang penguraiyan glokogen
dengan suatu cara yang mengaktivasi sejenis enzim di sitosol, glikogen fosforilase. Akan tetapi,
ketika epinefrin di tambah ke dalam campuran pada tabung reaksi yang berisi enzim dan
substratnya, yaitu glikogen maka penguraiyan tidak terjadi. Epinefrin dapat mengaktivasi
glikogen fosforilase hanya jika hormon itu di tambahkan ke dalam larutan yang mengandung sel
utuh.
Penelitian awal Sutherland menyiratkan bahwa peroses yang berlangsung di ujung
penerima pada percakapan selular dapat dibagi menjadi tiga tahap: penerimaan, trasduksi, dan
respons (gambar 1.4)
1.
Penerimaan (reception). Penerimaan adalah ketika wsel target mendeteksi molekul
sinyal yang berasal dari luar sel. Sinyal kimiawi terdeteksi ketika molekul sinyal berikatan
dengan protein reseptor yang terletak di permukaan sel atau di dalam sel.
2.
Transduksi (transduction). Pengikatan molekul sinyal mengubah protein reseptor
dengan suatu cara, sehingga menginisiasi proses transduksi. Tahap transduksi mengubah sinyal
menjadi bentuk yang dapat menyebabkan respons seluler spesifik. Dalam system Sutherland,
pengikatan epinefrin ke protein reseptor pada menbran plasma sel hati menyebabkan aktivasi
glikogen fosforilase. Transduksi terkadang terjadi dalam satu langkah saja, namun lebih sering
membutuhkan suatu urutan perubahan dalam serangkaiyan molekul yang berbeda jalur
transduksi sinyal. Molekul-molekul ini sering kali di sebut molekul relai (relay molecule)
3.
Respons (response). Pada tahap ke tiga pensinyalan sel, sinyal yang transduksikan
akhirnya memicu respons seluler spesifik. Respons ini mungkin merupakan aktivitas seluler
apapun yang bisa dibayangkan, misalnya katalisis oleh suatu enzim (misalnya, glikogen
fosforilase), penyusunan ulang sitoskeleton atau aktifasi gen spesifik dalam nucleus. Proses
pensinyalan sel membantu memastikan bahwa aktivitas-aktivitas kerusial seperti ini berlangsung
dalam sel yang benar, pada waktu yang tepat, dan dalam kordinasi yang sesuai dengan sel-sel
lain pada organisme tersebut. Sekarang kita akan mendalami mekanisme pensinyalan sel secara
lebih rinci.
(gambar1.4)Gambaran umum pensinyalan sel. Dari perspektif sel yang menerima pesan, pensinyalan sel
dapat dibagi menjadi 3 tahap: penerimaan sinyal, transduksi sinyal, dan respons selular. Saat penerimaan terjadi di
membrane plasma, seperti yang ditunjukan disini, tahap transduksi biasanya merupakan jalur yang terdiri dari
beberapa langkah, dari setiap molekul relay dalam jalur yang menyebabkan perubahan pada molekul berikutnya.
Molekul terakhir dalam jalur tersebut memicu respons sel.
Konsep 1.2
penerimaan: molekul sinyal berikatan dengan protein reseptor,
menyebabkan protein itu berubah bentuk
 Pengikatan antara sinyal (ligan) reseptor amatlah spesifik. Prubahan bentuk reseptor
seringkali merupakan transduksi awal dari sinyal.
 Reseptor dalam membran plasma
Sebagaian besar molekul sinyal larut air berikatan dengan situs sepesifik pada protein
reseptor yang tertanam dalam membran plasma sel. Reseptor semacam ini mentrasmisikan
informasi dari lingkungan ekstraselular ke bagian dalam sel dengan cara mengubah bentuk. Kita
dapat melihat bagaimana reseptor membran bekerja dengan cara mengamati tiga tipe utama
reseptor membran: reseptor saluran ion, reseptor tirosin kinase, dan reseptor terkopel protein G.
 Reseptor intraselular
Perotein reseptor intraselular terletak pada setoplasma atau pada nucleus sel target. untuk
mencapai reseptor semacam ini, pembawa pesan kimiawi menembus membrane plasma sel
target. sejumlah molekul sinyal penting bisa melakukan hal ini karna cukup hidrofobik atau
cukup kecil untuk melintasi interior fosfolipid pada membran. Pembawa pesan kimiawi
hidropobid semacam ini termaksud hormon esteroid dan hormon tiroid pada hewan.suati molekul
sinyal kimiawi lain dengan reseptor intrasalular adalah nitrad oksida (NO), sejenis gas. Molekul
NO yang sangat kecil dengan mudah lewat di antara fosfolipid membrane
Perilaku tertosteron memwakili hormone teroid. Hormone yang di seresikan oleh sel
testis ini mengalir kedalam darah dan memasuki sel-sel keseluruh tubuh. Di dalam sitoplasma sel
targer(satu-satunya yang mengandung molekul reseptor testosteron), hormone tersebut berikatan
dengan dan mengaktivasi protein prosepton. Dengan hormon yang melekat padanya, bentik aktif
protein reseptor kemudian mengontrol karakteristik jenis kelamin jantan.
a.
Reseptor saluran ion
Saluran ion bergebang ligan(ligand gated ion chanel) adalah suatu tipe reseptor rmbran yang
memiliki wilayah yang dapat bertindak sebagai’ gerbang’ saat reseptor berubah bentuk. Ketika
molekul sinyal berikatan dengan protein reseptor sebagai ligan, gerbang akan membuka atau
menutup, sehingga memungkinkan atau menghalangi aliran ion sepesifik, misalnya Na+ atau
Ca2+, melalui saluran di atas reseptor tersebut. Protein ini mengikat ligan pada situs sepesifik di
sisi ekstraselularnya….. saluran ion bergerbang ligan sangat penting dalam system syaraf.
Misalnya, molekul neurotramsmiter yang dilepaskan sinapsis antara dua sel syara….. berikatan
dengan saluran ion pada sel penerima sebagai ligan, memyababkan saluran membuka. Ion
mengalir masuk(atau, pada beberapa kasus atau keluar), memicu sinyal listerik yang menyelusuri
sinyal penerima. Beberapa saluran ion bergerbang di control oleh sinyal listerik, bukan
ligan:saluran ion bergerbang volttase ini juga bersifat kerusial bagi fungsi system syaraf.
b. Reseptor tirosin kinase
Reseptor ini tergolong ke dalam kelas utama reseptor membran pelasma yang dicirikan karna
memiliki aktifitas enzimatik. Kinase adalah enzim yang mengkatalisis transfer gugus fosfat.
Bagian protein reseptor yang menjulur ke dalam sitoplasma berfungsi sebagai tirosin kinase,
enzim yang mengkatalisis transfer gugus fosfat dari ATP ke asam amino tirosim paada perotein
substrad. Dengan demikian, reseptor kinosin merupakan reseptor memberan yang meletakan
fosfat ke tirosin.
Satu kompleks tirosin kinase mungkin mengaktifase sepuluh atau lebih jalur transduksi
dan reseptor selular yang berbeda. Seringkali lebih dari satu jalur teransduksi sinyal dapat dipicu
secara bersamaan, membantu regulasi sel dan mengordinasikan banyak aspek pertumbuhan sel
dan reproduksi sel. Kemampuan dari satu peristiwa pengikatan-ligan tungal untuk memicu
sedemikian banyak jalur merupakan perbedaan kunci antara reseptor tirosin kinase dan reseptor
terkopel protein G. Reseptor tirosin kinase abnormal yang berfungsi bahkan pada saat tidak ada
molekul sinyal mungkin berkontribusi dalan bewrkembangan beberapa jenis kangker.
1.banyak reseptor tirosin kinase memiliki seteruktur yang digambarkan secara sekematis. Sebelum berikatan dengan
molekul sinyal, reseptor-reseptor terdapat sebagai polopeptida individual. Perhatikan pada setiap reseptor memiliki
situs pengikatan-ligan ekstraselular (di sebelah luar sel), suatu heliks cx yang membentangi membrane, dan ekor
entaselular(di sebelah dalam sel), yang mengandung banyak terosin.
2. pengaktifan molekul sinyal (misalnya factor pertumbuhan) menyebabkan dua polipeta reseptor berasiolisasi
secara dekat satu sama lain membentuk dimer (dimerisasi)
3. dimerisasi mengaktifkan wilayah tirosin kinase pada masing-masing polipeptida; setiap tirosin kinase
menambahkan suatu fosfat dari molewkul ATP ke tirosin pada ekor polipebtida yang satu lagi.
4.sekarang setelah protein reseptor teraktifasi sepenuhnya, protein tersebut dikenali oleh protein relay spesifik di
dalam sel. Setiap protein seprti ini berkaitan dengan tirosin terfosforlasi yang spesifik, dan sebagai akibatnya
mengalami perubahan seteruktur yang mengaktifasi protein yang terkait. Setiap protein yang teraktifasi memicu
suatu jalur transduksi, yang berujung pada respons selular.
c.
Reseptor terkopel protein G
Reseptor terkopel protein G (G protein couple receptor) adalah reseptor membran plasma
yang bekerja dengan bantuan protein G, protein yang mengikat molekul GTP yang kaya energi.
Banyakmolekul sinyal yang berbeda, termaksud factor perkawinan khamir, epinefrin dan banyak
hormone lain, serta neuro transmitter, mengunakan reseptor terkopel protein G. reseptor ini
berfariasi dalam hal situs pengikatan untuk molekul sinyalnya (disebut juga ligannya) maupun
untuk protein G yang berbeda di dalam sel. Bagaimana pun juga, seteruktur semua protein
reseptor terkopel protein G sangat serupa. Masinng-masing memiliki tujuh heliks cx yang
membentengi membran.
System reseptor protein G sangat tersebar luas dan memiliki beraneka ragam
fungsi,termaksud peranan dalam perkembangan emberio dan penerimaan indrawi, pada manusia
misalnya, pengelihatan dan penciuman bau bergantung pada perotein semacam ini. Kemiripan
seteruktur antara perotein G dan reseptor terkopel protein G pada organisme-organisme yang
beranekaragam menyiratkan bahwa protein G dan resewptor-reseptor terkait berevolusi sejak
sangat awal.
System protein G terlibat dalam banyak penyakit manusia, termaksut infeksi bakteri.
Contohnya, bakteri penyebab kolera,pertusis (batuk rejan), dan botulisme, menyebakan manusia
sakit dengan cara menghasilkan toksin yang mengacaukan fungsi protein G. ahli farmakolagi
kinni menyadari bahwa hingga 60% obat-obatan yang digunakan saat ini memberikan efek
dengan cara memengaruhi jalur-jalur protein G.
Konsep 1.3
Transduksi: kaskade interaksi molekular merelay sinyal dari reseptor
ke molekul target dalam sel
Ketika reseptor untuk molekul sinyal merupakan protein membran plasma, seperti yang
sebagian besar telah kita diskussikan, tahap transduksi dalam pensinyalan sel biasanya
merupakan jalur multilangkah. Langkah-langkah itu sering mencangkup aktivasi perotein oleh
penambahan atau penghilangan gugus fosfat, atau pelepasan molekul kecil atau ion lain yang
bekerja sebagai pembawa pesan. Salah satu keuntungan jalur multilangkan adalah
kemungkinanya bisa mengamplifikasi sinyal dengan kuat
 Jalur transduksi sinnyal
Pengikatan molekul sinyal sepesifik ke respon pada membrane plasma memicu langkah
pertama dalam rantai interaksi molecular- jalur transduksi sinyal yang mengarah kerespon
tertendu di dalam sel. Seperti kartu domino yang berjatuhan, reseptor yang diaktivasi oleh sinyal
akan mengaktifasi molekul lain, yang kemudian mengaktivasi molekul lain lagi, dan seterusnya,
sampai protein yang menghasilkan respons selular akhir diaktivasi. Molekul yang merelai sinyal
dari reseptor
ke respons, yang kita sebut sebagai molekulrelai, seringkali berupa protein.
 Fosforilasi dan defosforilasi protein
Banyak molekul relai dalam jalur transduksi sinyal dalam jalur transduksi sinyal
merupakan protein kinase, dan seringkali bekerja pada protein kinase lainnya didalam jalur
tersebut. Menggambarkan suatu ja;lur hipotesis yang mengandung tiga protein kinase berbeda
yang menyusun suatu “kaskade fosforilase”. Sinyal itu ditransmisi oleh kaskade fosforilasi
protein, yang masing-masing menyebbabkan berubah bentuk. Setiap perubahan bentuk ini
dihasilkan dari interaksi antara gugus fosfat yang baru ditambahkan dengan asam amino yang
bermuatan atau polar. Penambahan gugus fosfat seringkali merubah protein dari bentuk inaktif
(tidak aktif) menjadi bentuk aktif (walaupun pada kasus yang lain fosforilasi menurunkan
aktifitas protein).
Nilaipenting protein kinase tidaklah dilebih-lebihkan sekitar 2% dari gen kita diduga
menggodekan protein kinase. Satu sel tunggal biasa memiliki ratusan jenis protein kinase yang
berbeda, masing-masing bersifat spesifik untuk protein substar yang berbeda. Protein yang sama
pentingnya dalam kaskade fosforilasi adalah protein fosfatase (protein phosphatase), enzim yang
dapat secara cepat menyingkirkan gugus wfosfat dari protein, suatu proses yang disebut
defosforilasi. Dengan demikian, desfosforilasi menginaktifasi protein kinase, fosfatase
menyediakan mekanisme untuk memadamkan jalur transduksi sinyal ketika sinyal awal tidak
lagi ada.
 Molekul kecil dan ion sebagai pembawa pesan kedua.
Banyak jalur pensinalan juga melibatkan molekul larut air nonprotein atau ion yang
disebut pembawa pessan kedua (skon masseger). (molekul sinyal ekstrasesular yang berkaitan
dengan reseptor membrane merupakan “pembawa pesan pertama” pada jalur tersebut). Karena
berukuran kecila dan larut dalam air, pembawea pesan kedua dapat menyebar denga cepat
keseluruh bagian sel melalui difusi. Misalnya, pembawa pesan kedua yang bernama AMP sikliklah yang mengangkut sinyal yang diinisiasi oleh empoinefrin dari membrane plasma sel hati atau
sel otot ke intrior sel, tempat sinyal tersebut menyebabkan penguraian glikogen. Pembawa pesan
kedua berpartisipasi dalam jalur-jalur yang diinisiasi oleh resptor kerkoprl protein G maupun
repseptor tirosin kinase. Dua pembawa pesan kedua yang paling sering digunakan adalah AMP
siklik dan ion kalsium, Ca 2+.
a. AMP Siklik
Sutherland menemukan bahwa pengikatan epinefrin ke membran plasma sel hati
meningkatkan konsentrasi dalam sitosol suatu senyawa yang disebut Adenosin Monofosfat siklik
disingkat AMP Siklik atau cAMP sejenis enzim yang tertanam dalam membrane plasma,
adenilin siklase (adnylyn cslase), mengubah ATP menjadi cAMP sebagai respons terhadap suatu
sinyal ekstraselular dalam contoh ini, epinefrin. Namun epinefrin tidak menrangsang adenilin
siklasew secara langsung. Dengan cara ini ketika epinefrin diluar selberikatan dengan protein
reseptor spesifik tersebut mengaktifasi adenilin siklase, yang kemudian bisa mengkatalisis
sintesis banyak molekul cAMP. Dengan cara ini konswentrasi normal cAMP dalam sel didorong
menjadi 20 kali lipat dalam hitungan detik.
Riset berikutnya mengungkapkan bahwa efinefrin hanyalah satu diantara banyak
hormone dan melokul sinyal lain yang memicu pembentukan cAMP. Juga terungkap komponenkomponen lain pada jalur cAMP termasuk protein G, reseptor terkopel protein G dan protei
kinase…. Efek segara cAMP biasanya berupa aktifasi serin, trionin kinase yang disebut protein
kinase A. kinase yang teraktifasi kemudian memfosforilasi berbagai protein lain, bergantung
pada tipe sel.
Setelah kita mengetahui peran cAMP dalam jalur pensinyalan protein G, contohnya
kolera, penyakit yang seringkali menjadi epidemic didaerah-daerah dengan suplay air yang
tercemar oleh kasus manusia. Manusia terinfeksi bakteri kolera, vibrio cholirae, karna meminum
air yang tercemar. Bakteri tersebut mengkolonisasi lapisan usus halus dan menghasilkan toksin.
Toksin kolera meerupakan enzim yang secara kimiawi memodifikasi protein G yang terlibat
dalam regulasi sekresi garam dan air. Karna protein G yang termodifikasi tidak mampu
menghidronisis GTP menjadi GDP, GTP terus berada dalam bentuk aktifnya, dan tanpa henti
b.
merangsang adenilil siklase untuk membuat Camp, konsentari cAMP yang tinggi menyebabkan
swell-sel usus menyekresikan banyak sekali garam, diikuti air melalui osmosis, ke dalam usus.
Orang yang terinfeksi akan segera mengalami diare parah, dan jika tidak di tangani, dapat
swegera meninggal karna kehilangann air dan garam.
Pada salah satu jalur, GMP siklik atau cMGP bekerja sebagai molekul sinyal yang
efeknya antara lain merelaksasi sel otot polos di dinnding arteri. Senyawa yang menghambat
hidrolisis Cgmp menjadi GMP, sehingga memperlama sinnyal, awalnya di resepkan untuk nyeri
dada karna meningkatkan aliran darah ke otot jantung. Dengan merk dagang Viagra,, senyawa
ini kini secara luas digunakan sebagai pengobatan disfunngsi ereksi pada laki-laki. Karna
menyebabkan pelebaran pembuluh darah, Viagra juga meningkatkan aliran darah ke penis,
sehingga mengoktimalkan kondisi fisikoologis untuk reaksi penis.
Ion kalsium dan inositol trisfosfat (IP 3)
Banyak molekul sinyal pada hewan, termaksud neurotransmeter, factor pertumbuhan, dan
beberapa hormon, menginduksi respons dalam sel targetnya melalui jalur transduksi sinyal yang
mengikatkan konsentrasi ion kalsium (Ca2+) dalam sitosol. Kalsium bahkan lebih banyak
digunakan sebagai pembawa pesan kedua dari pada cAMP. Peningkatan konsentrasi pada Ca2+
dalam sitosol menyebabkan respons pada sel hewan, termaksut konsentrasi sel otot, sekresi zatzat tertentu, dan pembelahan sel. Walawpun sel sel mengandunng sejumlah Ca2+ , ion ini
berfungsi sebagai pesan kedua karna konsentrasinya dalam sitosol secara normal jauh lebih
rendah konsentrasinya di luar sel… faktanya, kadar Ca2+ dalam darah ekstraselular hewan
seringkali melebihi kadarnya didalam sitosol sebanyak 10.000 kali lipat. Ion kalsum di transfer
secara aktif ke luar sel dan di impor secara aktif dari sitosil ke dalam reticulum endoplasma(dan,
di bawah beberapa kondisi, ke dalam mito kondria dan kloroplas) oleh beberapa pompa protein..,
Akibatnya konsentrasi dalam RE biasanya jauh lebih tinggi daripada konsentrasinya dalam
sitosol. Jalur-jalur yang mengarah kepelepasan kalsum masih melibatkan pembawa pesan kedua
yang lain inositol trisfosfat (IP3) dan diasilgliserol (DAG). Kedua pesan ini di hasilkan
pembelahan posfolifid jenis tertentu pada mwembran pelasma.
KONSEP 1.4
Respons: Pensinyalan sel menyebabkan regulasi transkripsi atau
aktivitas sitoplasma
A.
Respons di nukleus dan sitoplasma
Pada akhirnya, jalur transduksi sinyal mengarah ke regulasi satu atau lebih aktivitas seluler.
Respons diujung jalur mungkin terjadi di nucleus sel atau sitoplasma.
banyak jalur pensinyalan berujung pada regulasi sintesis protein, biasanya dengan
menyalakan atau memadamkan gwen sepesifik dalam nucleus.. molekul teriaktifasi paling akhir
dalam jalur pensinyalan mungkin berfungsi sebaga factor transkripsi,,. Suatu factor transkripsi
seringkali meregulasi beberapa gen yang berbeda.
Terkadang suatu jalur pensinyalan mungkin meregulasi aktivitas protein , bukan sintesis
protein, sehingga memengaruhi secara langsung perotein yang berfungsi di luar nucleus.
Misalnya, suatu sinyal mungkin menyebabkan pembukaan atau penutupan saluran ion dalam
membran plasma atau perubahan metabolisme sel,.. respon sel hati terhadap pensinyalan oleh
hormone epinefrin membantu meregulasi metabolism energy selular dengan cara memengaruhi
aktivitas sesuatu enzim.
Selain regulasi enzim, peristiwa pensinyalan juga mungkin memengaruhi selular lain,
misalnya bentuk sel secara keseluruhan. Contoh regulasi ini dapat ditemukan pada aktivitas yang
mengarah pada perkawinan sel khamir… sel khomir tidaklah motil; proses perkawinanya
bergantunng pada pertumbuhan penjuluran lokal pada salah satu sel kea rah sel dari tipe
perkawinan yang berbeda.
B.
Penjaman (fine-tuning) respons
Respons sel memiliki dua mamfaat penting: jalur itu mengamplifikasi sinyal (dan
responsnya juga) serta menyediakan titik-titik yang berbeda, tempat respons sel dapat di regulasi.
Ini memungkinkan kordinasi jalur pensinyalan dan juga berkontribusi dalam kespisikan respons.
Efisiensi keseluruhan respons juga dapat di tingkatkan oleh protein perencah. Terakhir, titik
krusial penajaman respons adalah pemutusan sinyal.
a. Amplifikasi sinyal
Kaskade enzimyang rumit mengamplifikasi respons sel terhadap suatu sinyal. Pada sewtiap
langkah katalitik dalam kasakade ini, jumlah produk yang teraktivasi jauh lebih besar pada tahap
sebelumya. Misalnya,…setiap molekul adenilil siklase mengkatalisis pembentukan banyak
molekul cAMP, setiap protein kinase A memfosforilasi banyak molekul kinase berikutnya dalam
jalur, dan seterusnya.efek amplifikasi, sejumlah kecil molekul epinefrin yang berkaitan dengan
reseptor pada permukaan sel hati atau sel otot dapat menyebabkan pelepasan ratusan juta
molekul glukosa dari glikogen.
b. Kespesifikan pensinyalan sel dan kordinasi respons
Ambilah contoh dua sel yang berbeda dalam tibuh anda sel hatidan sel otot jantung.
Keduanya bersentuhan dengan aliran darah sehingga terpapar terus menerus ke banyak molekul
hormone yang berbeda , dan regulator lokal yang di sekresikan oleh sel-sel didekatnya. Akan
tetapi sel hati hanya akan merespons beberapa jenis sinyal dan mengabaikan sinyal yang lain;
demikian pula pada sel jantung(ini disebabkan karna jenis sel yang berbeda menyalakan
kumpulan gen yang berbada.) dengan demikian, dua sel yang merespons secara berbeda terhadap
sinyal yang sama memiliki perbedaan satu atau lebih perotein yang menangani dan merespons
sinyal tersebut..
c.
Efesiensi pensinyalan: protein perancah dan kompleks pensinyalan
Riset terbaru menyiratkan bahwa efisiensi sinyal pada kasus dapat di tingkatkan oleh
keberadaan protein perancah (scaffolding protein), peroteinn relai besar yang di lekati oleh
beberapa protein relai lain secara bersamaan. Misalnya, satu protein perancah yang di isolasi dari
sel otak mencit memegang tiga protein kinase dan membawa kinase-kinase ini bersamanya
ketika protein perancah itu berikatan dengan reseptor membran traktivasi yang sesuai: dengan
demikian, protein perancah memfasilitasi satu kaskade fosforilasi sepesifik.,. faktanya para
peneliti menemukan protein perancah dalam sel otak yang secara permanen memegang bersama
jejaring-jejaring protein jalur pensinyalan pada sinapsis. ‘hardwiring’ ini meningkatkan
kecepatan dan akurasi transfer sinyal antar sel, karna laju interaksi antarprotein tidak dibatasi
oleh difusi.
Nilai penting protein relai yang berperan sebagai titik percabangan atau persilangan
dalam jalur-jalur pensinyalan di tunjukan oleh masalah-masalah perotein-protein ini cacat atau
hilang. Misalnya, pada kasus kelainan turunan yang di sebut sindrom Wiskot Aldrich (WAS),
ketiadaan suatu perotein relaitunggal menyebabkan berbagai macam akibat seperti pedarahan
abnormal, eksim, serta kerentana terhadap infeksi dan leukemia. Gejalaa-gejala ini dulunya di
duga timbul terutama akibat ketiadaan protein tersebut dalam sel system kekebalan tubuh.
Dengan demikian, perotein relai multifungsi ini mewrupakan titik percabangan dan titik
persilangan penting dalam jejaring transduksi sinyal rumit yang mengontrol prilaku sel
kekebalan. Ketika protein WAS tidak ada, sitoskeleton tidak terorganisasi dengan benar dan
jalur-jalur pensinyalan pun terganggu, wsehingga menyebabkan gejala-gejala WAS.
d. Pemutusan sinyal
Agar sel dari suatu organisme multi selular tetap waspada dan mampu merespons sinyalsinyal yang datang, setiap perubahan molecular dalam jalur pensinyalannya harus berlangsung
hanya dalam waktu singkat. Seperti yang kita lihat pada contoh kolera, jika satu komponen jalur
pensinyalan terkunci dalam suatu kondisi, baik itu aktif maupun iakatif, organisme dapat
merasakan akibat yang sangat gawat.
Dangan demikian, kunci kemampuan sel untuk bisa terus menerus unntuk menerima
regulasi oleh sinyal adalah perubahann yang disebabkan oleh sinyal itu harus bersifat bolakbalik; semakin rendah konsentrasi molekul sinyal, semakin sedikit pula yang akan terikat dalam
suatu saat. Ketika molekul sinyal meninggalkan reseptor, reseptor kembali ke bentuk inaktif.
Melalui cara yang berfariasi, molekul relai kemudian kembali ke bentuk inakatif; aktifitas
GTPase yang merupakann bagian interistik datri perotein G akan menghidrolisis GTP yang
terikat enzim fosfodiesterase mengubah cAMP menjadi AMP,
KONSEP 1.5
Apoptosis (kematian sel terperogram) mengintegrasikan banyak jalur
pensinyalan sel
Sel-sel yang terinfeksi atau rusak atau yang sekedar yang mencapai akhir masa hidup
funngsionalnya seringkali memasuki program bunuh diri sel terkontrol. Yang disebut apoptosis
(dari kata yunaniberarti ‘jatuh’ dan digunakan dalam puisi yunanni klasik yang mengacu pada
daun-daun yang berguguran dari pohon). Selama peruses ini, agen-agen selular memotongmotong DNA serta memecah organel dan komponen sitoplasma lainya. Sel menyusut dan
menjadi berlobus-lobus (belebing), sewdangkan bagian-bagian sel dikemas dalam vesikelvesikel yang ditelan dan di cerna oleh sel pembulng terspesialisasi, sehingga tiada jejak yang
terringgal.
A.
Apoptosis pada cacing tanah caenorhabditis elegans
Perkembangan embrio adalah periode saat apoptosis terjadi di sana sini dan memainkan
peran yang sangat penting. Mekanis molekular yang mendasari apoptosis dipecahkan secara rinci
oleh para peneliti yang mempelajari perkembangan embrio padacacing tanah keccil, seekor
nametoda yang disebut caenorhabditis elegans. Karna cacing dewasa hanya memiliki sekitar
seribu sel. Bunuh diri sel secara tepat waktu terjadi tepat 131 selama perkembangan normal C.
elegan, pada titik-titk yang tepat sama dalam garis keturunan sel setiap cacing. Pada cacing dan
pada sepesies lain, apoptosis di picu oleh sinyal yang mangaktifasi satu kaskade protein ‘bunuh
diri‘ dalam sel yang di takdirkan untuk mati
Riset ginetik terhadap c. elegans mengungkapkan dua gen kunnci apoptosis, disebut ced3 dan ced-4 (ced singkatan dari’cell death’), yang mengodekan protein-protein yang esensial
untuk apoptosis (protein yang dihasilkkan disebut ced-3 dan ced-4.) kedua protein ini dan
sebagian besar perotein lain terlibat dalam apoptosis,terus menerus ada dalam sel, namun dalam
bentuk inakatif.
B.
Jalur apoptosis dan sinnyal yang memicunya
Pada manusia dan mamalia lain, beberapa jalur berbeda, yang melibatkan sekitar 15
kaspase berbeda, dapat melaksanakan apoptosis. Salah satu jalur utama melibatkan protein
mitokondria.protein-protein apoptosis dapat membentuk pori-pori molecular di membrane di luar
mitokondria, menyebabkan membrane tersebut bocor dan melepaskan protein yang mendorong
apoptosis. Yang mengejutkan, salah satunya adalah sitokrom c, yang berfungsi dalam transport
electron mitokonndria pada sel sehat ,, namunbertindak factor kematian sel saat dilepaskan dari
mitokondria. Peruses apoptosis mitokonderia pada mamalia menggunakan perotein-protein yang
mirip dengan potein nematoda ced-3, ced-4 dan ced-9.
Pada titik-titik kunci dalam program apoptosis, protein mengintegrasi sinyal-sinyal dari
beberapa sumber yang berbeda dan dapat mengirim suatu sel menuruni jalur apoptosis. Bunuh
diri sel bersifat esesial bagi perkembangan dan pemeliharaan tubuh pada swemua hewan,
kemiripan antara gen-gen apoptosis pada nematoda dan mamalia,dan hasil pengamatan bahwa
apoptosis terjadi pada fungsi pada multi selular dan bahkan khamir bersel tunggal,
mengidenfikasikan bahwa mekanisme dasar ini telah berevolusi sejak awal dalam evolusi hewan.
Pada vertebrata, apoptesis bersifat esensial bagi perkembangan normal system syaraf, bagi kerja
normal system kekebalan, serta bagi morfogenesis normal tangan dan kaki pada manusia dan
mamalia lain (gambar). Kadar apoptosis yang rendah pada tungkai yang sedang berkembang
menyebabkan terbentuknya kaki berselaput pada bebek dan burung lainya
Energi yang dilepaskan oleh perpindahan elektron melalui rantai transpor elektron ini digunakan
untuk mentranspor proton melewati
membran dalam mitokondria
. Proses ini disebut
k e m i o s m o s i s
. Transpor ini menghasilkan
energi potensial
dalam bentuk gradien
pH
dan
potensial listrik
di sepanjang membran ini. Energi yang tersimpan dalam bentuk ini dimanfaatkan dengan cara mengijinkan
proton mengalir balik melewati membran melalui
enzim
yang disebut
ATP sintase
. Enzim ini menggunakan energi seperti ini untuk menghasilkan ATP dari
adenosina difosfat
(ADP) melalui reaksi
fosforilasi
. Reaksi ini didorong oleh aliran proton, yang mendorong
rotasi
salah satu bagian enzim. Walaupun fosforilasi oksidatif adalah bagian vital
metabolisme
, ia menghasilkan
spesi oksigen reaktif
seperti
superoksida
dan
hidrogen peroksida
. Hal ini dapat mengakibatkan pembentukan
radikal bebas
, merusak sel tubuh, dan kemungkinan juga menyebabkan
penuaan
. Enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga merupakan target dari banyak obat dan
racun
yang dapat
menghambat
aktivitas enzim. ATP adalah proses
endergonik
, yakni memerlukan energi. Baik rantai
transpor elektron dan ATP sintase terdapat pada membran, dan energi ditransfer dari rantai transpor elektron ke
ATP sintase melalui pergerakan proton melewati membran ini. Proses ini disebut sebagai
k e m i o s m o s i s
.
[1]
ATP sintase melepaskan energi yang tersimpan ini dengan melengkapi sirkuit dan mengijinkan
proton mengalir balik ke sisi negatif membran.
[3]
Enzim ini seperti
motor listrik
, yang menggunakan gaya gerak proton untuk mendorong rotasi strukturnya dan menggunakan pergerakan ini
untuk mensintesis ATP. Energi yang dilepaskan oleh fosforilasi oksidatif ini cukup tinggi
dibandingkan dengan energi yang dilepaskan oleh
fermentasi anaerobik
.
Glikolisis
hanya menghasilkan 2 molekul ATP, sedangkan pada fosforilasi oksidatif 10 molekul NADH dengan 2 molekul
suksinat yang dibentuk dari konversi satu molekul
glukosa
menjadi karbon dioksida dan air, dihasilkan 30 sampai dengan 36 molekul ATP.
[4]
Rendemen ATP ini sebenarnya merupakan nilai teoritis maksimum; pada prakteknya, ATP yang dihasilkan lebih
rendah dari nilai tersebut. Rantai transpor elektron membawa baik proton maupun elektron, mengangkut proton
dari donor ke akseptor, dan mengangkut proton melawati membran. Proses ini menggunakan molekul
yang larut dan terikat pada molekul transfer. Pada mitokondria, elektron ditransfer dalam ruang antarmembran
menggunakan protein transfer elektron
sitokrom c
yang larut dalam air.
[6]
Ia hanya mengangkut elektron, dan elektron ini ditransfer menggunakan reduksi dan oksidasi atom
besi
yang terikat pada protein
TAHAP-TAHAP PENSINYALAN
1. Reception: Di tahap reception, Ligan (sinyal molekul) masuk ke bagian receptor. Supaya
receptor itu terbuka
2. Transduction: Di tahap transduction ini apa yang ini disampaikan diproses supaya bisa dibaca
di tahap selanjutnya
3. Response: Di tahap response, yaitu tahap yang paling terakhir yang disampaikan sudah
diproses, hanya tinggal di respon
Untuk lebih jelas mari kita lihat gambar ini:
Okay jelas bukan? Sekarang kita lanjut ke bagian kedua yaitu, macam - macam receptor.
Reseptor yang ada:
1. Reseptor Protein G.
Reseptor ini melibatkan:
a. Protein
b. Enzim
c. GTP dan GDP
d. Ligand
Proses:
Ligand menuju reseptor, lalu pada saat ligand menempel pada reseptor, otomatis akan
mengaktifkan GDP dan merubah GDP menjadi GTP (penambahan satu gugus phospat). Setelah
itu GTP dibawa ke enzim, dan diproses setelah diproses GTP melepaskan satu phospat, dan
berubah kembali menjadi GDP yang tidak aktif, dan akan kembali aktif apabila ligand masuk ke
reseptor.
Ilustrasi:
2. Reseptor Tirosin Kinase
Reseptor ini melibatkan:
1. Alpha Helix di Membran
2. Tirosin Kinase
3. Protein
4. Ligand
Proses:
Seperti komunikasi yang lainnya pertama ligand mendekati cakram dari tiroksin kinase yang
menempel di Alpha Helix. Alpha Helix adalah salah satu asam amino dengan tingkat struktur
sekunder. Ketika menempel protein bergerak menuju tirosin kinasek dan menempel. Setelah
Ligand melepas dari Reseptor protein kembali inaktif. Apabila terjadi kelainan, akan
menyebabkan kanker
Ilustrasi:
3. Reseptor Saluran Ion
Reseptor ini melibatkan:
1. Saluran Ion
2. Ion
3. Ligand
Proses:
Ligand medekati saluran ion lalu saluran ion akan terbuka lalu ion akan masuk. Konsentrasi
dalam sel pun berubah
Ilustrasi:
Okeee, selesai sudah materi Komunikasi Sel. Untuk yang di UI semoga berguna dan UAS nya
bisa yaa. Amin.
Wasalamualaikum Wr Wb
pada gugus
heme
strukturnya. Sitokrom c juga ditemukan pada beberapa bakteri, di mana ia berlokasi di dalam
ruang periplasma
.
[7]
Cara terbentuknya lapisan penebalan dinding sel ada 2 cara yang dapat dikemukakan yaitu : 1.
Aposisi, yaitu cara terbentuknya lapisan penebalan yang baru yang seolah-olah melekat pada
dinding sel yang lama yang telah dibentuk pada lapisan penebalan pertama.Dengan cara
palekatan tersebut maka dinding sel akan tampak berlapis-lapis seperti lamella-lamella
penebalan.cara ini menjadikan ruang sel menjadi lebih sempit.
2.
Intusussepsi, yaitu cara pembentukan lapisan penebalan yang tidak dilekatkan pada dinding atau
membrane lama, melaikan dengan cara disisipkan di antara penebalan-penebalan yang telah
ada.Cara penebalan ini tidak memperlihatkan susunan yang berlapis-lapis seperti pada cara
aposisi.(Yayan sutrian.
pengantar anatomi tumbuh-tumbuhan
:56-57)
Peran plasma → penambahan zat selulose → selulose berlapis
-lapis menempel pada dinding primer. Cara penebalan dinding sel : APOSISI.
Selulose penyusun dinding sel terdiri dari misel berupa benang-benang makromolekul yg berupa berkas-berkas
seperti fibril yang bersambung-sambung
→ merupakan rangka berbentuk jala yang letaknya serong dan sejajar satu
sama lain.
Selulose mikrofibril atau misel yang teranyam pada dinding sel dan sejajar satu sama lain serta serong. Pada
lapisan penebalan berikutnya, misel ini berlawanan arah dengan yang terdahulu. Lubang-lubang di antara rangka
fibril dapat dimasuki air dan zat-zat yang te
rlarut di dalamnya → dinding sel melembung &
dapat disisipkan penebalan baru.
Sel tumbuh membesar dan memanjang → struktur misel terbentang selebar
-lebarnya, penebalan dinding sel berjalan terus.
Penebalan dinding sel dapat secara penyisipan (INTUSUSEPSI) dengan zat lignin; Zat lignin disisipkan di antara
misel yang sedang berkembang.
Dinding sekunder umumnya hanya ada pada sel-sel yang berfungsi khusus, ex: sel xilem (trakea, trakeida), sel
jari-jari empulur, parenkim kayu dan sel-sel sklerenkim.
Mitokondria merupakan organel pernapasan sel. Kamu telah mengetahui bahwa sel pertama yang terbentuk
adalah sel heterotrof yang merupakan sel anaerobik. Mengingat energi yang dihasilkan kecil,
organisme berevolusi agar dihasilkan energi yang cukup banyak dengan cara melakukan respirasi secara aerobik
melalui daur krebs. Jadi, respirasi aerobik muncul setelah respirasi anaerobik.
Jadi, yang terbentuk pertama kali adalah sel prokariotik anaerobik yang berevolusi menjadi sel prokariotik aerobik.
Dengan demikian, terdapat beberapa macam sel, yaitu sel prokariotik anaerobik, sel prokariotik
aerobik, dan sel eukariotik anaerobik. Selanjutnya, sel eukariotik anaerobik
“menelan” sel prokariotik aerobik. Sel prokariotik itu hidup di dalam sel
eukariotik dan melakukan simbiosis mutualisme sebagai sel inang, sel eukariotik mendapatkan energi
dari sel prokariotik, sedangkan sebagai simbion, sel prokariotik mendapatkan asam piruvat dari sel inang. Dalam
perkembangan selanjutnya, sel prokariotik tersebut berubah menjadi mitokondria, yaitu organel penghasil energi
yang terdapat di dalam sel. Simbiosis antara sel prokariotik aerobik dengan sel eukariotik anaerobik yang demikian
itu dikenal sebagai endosimbions. Dasar dari dugaan ini dikarenakan pada saat ini: a) Mitokondria memiliki
dua membran, yaitu membran luar dan membran dalam. Membran luar diduga berasal dari membran sel inang
yang melekuk ke dalam ketika menelan sel bakteri aerobik. Sedangkan, membran dalam diduga
berasal dari membran bakteri aerobik. b) Masih adanya bakteri aerobik yang memiliki mesosom sebagai penghasil
energi. Diduga, sel prokariotik aerobik mirip dengan bakteri aerobik. c) DNA mitokondria mirip dengan DNA
prokariotik. d) Polipeptida yang disintesis dalam mitokondria digunakan sendiri oleh mitokondria tersebut.
Polipeptida ini berbeda dengan Polipeptida sel inang. e) Mitokondria mampu membelah diri seperti halnya bakteri.
Untuk lebih memahami tentang asal-usul sel eukariotik