sel dan komunikasi antar sel

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