KOMUNIKASI SEL DAN KONSEP RESEPTOR
Komunikasi pada organisme uniseluler dan multiseluler
Menyadari kondisi lingkungan Memberi respon terhadap lingkunga lingkungan n
Misalnya : sel tumbuhan respon terhadap cahaya, nutrisi, patogen dll Komunikasi pada organisme multiseluler : Antar organisme organisme Antar sel di dalam dalam organisme organisme tersebut
Komunikasi antar sel
alat komunikasi :
Bagaimana sel menginterpretasikan sinyal yang ada
Komunikasi antar sel berperan penting untuk pengaturan & pengendalian kegiatan sel, jaringan dan organ tubuh.
Mempertahankan homeostasis
Dalam tubuh manusia antar sel
2 jenis komunikasi
Wired system (komunikasi melalui saraf atau listrik)
Non-wired system (komunikasi kimiawi)
Komunikasi listrik cepat dgn hitungan mili detik informasi yg dihantarkan berbentuk potensial aksi. Komunikasi kimiawi lebih lambat namun efeknya lebih lama. Komunikasi saraf & kimiawi dapat terjadi secara tumpang tindih. Bbrp zat kimia neurotransmiter, hormon & neurohormon tdk dpt menembus sel informasi yg akan dihantarkan harus dirubah dulu oleh protein membran sel ke sinyal kimia didalam sel.
Komunikasi sel penting dlm menyelenggarakan homeostasis tubuh harus senantiasa memantau adanya perubahan2 nilai berbagai parameter mengkoordinasikan respon yg sesuai.
Merupakan media yg menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh
Pengendalian yg paling sederhana secara lokal (intrinsik) komunikasi antar sel yang berdekatan.
Pengendalian jarak jauh (ekstrinsik) lebih kompleks & dimungkinkan melalui refleks yg dapat melibatkan sistem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin (pengaturan umpan balik).
METODE KOMUNIKASI ANTAR SEL 1.
Komunikasi langsung antar sel yg sangat berdekatan terjadi dgn mentransfer sinyal listrik (ion-ion) atau sinyal kimia melalui hub yg sangat erat antara sel satu dgn lainnya.
2.
Komunikasi lokal melalui zat kimia yg dilepaskan kecairan ekstra sel (interstitial) berkomunikasi dgn sel lain yg berdekatan atau sel itu sendiri
3. Komunikasi jarak jauh komunikasi antar sel yg mempunyai jarak cukup jauh.
berlangsung melalui sinyal listrik yg dihantarkan sel saraf dan atau dgn sinyal kimia yg dialirkan kelalui darah.
KOMUNIKASI SEL
Komunikasi manusia beberapa tahap, mis informasi ditulis baca impuls listrik : telfon diterima memori penerima (saraf, otak)
Komunikasi sel melalui beberapa tahap terjadi perubahan bentuk informasi pada tahapan penyampaian sinyal ke target sinyal transduksi
TIGA TAHAP SINYALING PADA SEL
SINYAL EKSTRASELULARRESEPTOR SPESIFIK PADA ATAU DI DALAM SEL TARGET
Molekul sinyal :
Kebanyakan molekul sinyal dikeluarkan oleh sel dengan cara
protein, peptida kecil, asamamino, nukleotida, steroid, retinoid, derivat asamlemak. Gas terlarut seperti NO dan CO
eksositosis atau difusimelalui membran plasma, atau terikat pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi sinyal.
sinyal (ligand) akan berikatan dengan reseptor pada sel target Molekul sinyal bekerja dengan konsentrasi rendah ≤10 -8M & reseptor berikatan dengan afinitas yang tinggi, menimbulkan suatu kaskade sinyal intraselular yang dapat mengubah perilaku
POSISI RESEPTOR
Reseptor :
Padamembran sel
Dalam sel :
dalam sitoplasma atau
inti sel
Reseptor di dalam sel target dan ligand sinyal memasuki sel dan mengaktifasi sel target.
Molekul sinyal harus merupakan molekul yang kecil dan hidrofobik dan dapat berdifusi menembus membran
PENYAMPAIAN MOLEKUL SINYAL
Endokrin sel target jauh hormon dibawa melalui pembuluh darah Parakrin
mediator local mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim ekstraselular atau diimobilisasi oleh ECM
Autokrin sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain.
RESPON SEL TERHADAP SINYAL A.
1 sinyal 1 tipe reseptor aneka efek pada berbagai sel: bentuk sel, pergerakan, metabolisme, ekspresi gen
RESPON SEL TERHADAP SINYAL
B. Setiap sel memiliki beragam reseptor spesifik untuk aneka sinyal sel memberi respon misalkan efek untuk kelulusan hidup, diferensiasi
PENYAMPAIAN SINYAL
Sinyal disampaikan melalui molekul intrasel melalui jalur kaskade sinyal : Sinyal berikatan dengan ligan Sinyal ligand transformasi sinyal ke molekul lain Amplifikasi sinyal yang diterima Distribusi sinyal untuk pengaruhi beberapa efek secara paralel
RESEPTOR SINYAL INTRASELULAR
Sinyal : hormon yang larut lemak:
estrogen,
progesteron,
testosteron,
asam retinoat
Reseptor : di dalam sitoplasma atau inti
AKTIVASI RESEPTOR PADA PERMUKAAN SEL 1. Reseptor terikat protein G Ligand – reseptor aktifasi protein G aktivasi/hambat suatu enzim yang mengaktivasi ion channel atau second messenger.
2. Ion channel linked receptor Ligand – reseptor perubahan konformasi reseptor aliran ion tertentu ubah potensial elektris padamembran sel Contoh reseptor asetilkolin
AKTIVASI RESEPTOR PADA PERMUKAAN SEL 3. Reseptor yang berikatan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas katalitik. Ligand – reseptor stimulasi dimerisasi reseptor interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol. Contoh : faktor tumbuh
4. Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik. Ligand – reseptor katalisasi GTP cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase). Contoh : reseptor insulin
Ikatan ligan dgn reseptor spesifik akan memicu pelepasan second messengers menimbulkan reaksi berantai & membawa perubahan didalam sel
second messengers
berperan
:
Mengubah kegiatan enzim khususnya protein kinase
Meningkatkan ion kalsium intrasel
Menggiatkan kanal ion tertentu
SECOND MESSENGERS
Cyclic nucleotides: cAMP, cGMP
Inositol phosphate (IP)
Diacylglycerol (DAG)
Calcium
Nitric oxide (NO)
Reactive oxygen species (ROS)
Cyclic AMP
Cyclic AMP (cAMP)
Is made from ATP
NH2 N
N O
O
O
N
N
–
O P O P O P O Ch2 O
O
O
N
N
O Pyrophosphate P Pi
O
CH2
Phoshodiesterase O
P O
O
OH Cyclic AMP
N
N
N
N
Adenylyl cyclase
O
OH OH ATP
NH2
NH2
N
N
O
HO P O CH2 O
O
H2O OH OH AMP
Many G-proteins
Trigger the formation of cAMP, which then acts as a second messenger in cellular pathways First messenger (signal molecule such as epinephrine) G protein
G-protein-linked receptor
Adenylyl cyclase
GTP ATP cAMP
Protein kinase A
THE C-AMP DEPENDENT PATHWAY IS USED AS A SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAY FOR MANY HORMONES INCLUDING:
ADH - Promotes water retention by the kidneys (V2 Cells of Posterior Pituitary) GHRH - Stimulates the synthesis and release of GH (Somatotroph Cells of Anterior Pituitary) GHIH - Inhibits the synthesis and release of GH (Somatotroph Cells of Anterior Pituitary) CRH - Stimulates the synthesis and release of ACTH (Anterior Pituitary) ACTH - Stimulates the synthesis and release of Cortisol (zona fasiculata of adrenal cortex in kidneys) TSH - Stimulates the synthesis and release of a majority of T4 (Thyroid Gland)
LH - Stimulates follicular maturation and ovulation in women; Stimulates testosterone production and spermatogenesis in men FSH - Stimulates follicular development in women; Stimulates spermatogenesis in men PTH - Increases blood calcium levels (PTH1 Receptor: Kidneys and Bone; PTH2 Receptor: Central Nervous system, Bones, Kidneys, Brain) Calcitonin - Decreases blood calcium levels (Calcitonin Receptor: Intestines, Bones, Kidneys, Brain) Glucagon - Stimulates glycogen breakdown (liver) hCG - Promotes cellular differentiation; Potentially involved in apoptosis
Calcium is an important second messenger
Because cells are able to regulate its concentration in the cytosol EXTRACELLULAR FLUID
Plasma membrane Ca2+ pump
ATP
Mitochondrion
Nucleus CYTOSOL
Ca2+ pump ATP
Key
Ca2+ pump
Endoplasmic reticulum (ER)
High [Ca2+]
Low [Ca2+]
Second messengers lain seperti inositol triphosphate and diacylglycerol mampu mencetuskan peningkatan calcium dalam cytosol
1 A signal molecule binds
2 Phospholipase C cleaves a
to a receptor, leading to activation of phospholipase C.
EXTRACELLULAR FLUID
3 DAG functions as a second messenger in other pathways.
plasma membrane phospholipid called PIP2 into DAG and IP3.
Signal molecule (first messenger) G protein DAG GTP
PIP2
G-protein-linked receptor
Phospholipase C
IP3 (second messenger)
IP3-gated calcium channel
Endoplasmic reticulum (ER)
Various proteins activated
Ca2+
Cellular response
Ca2+ (second messenger)
4 IP quickly diffuses through 3 the cytosol and binds to an IP3 – gated calcium channel in the ER membrane, causing it to open.
5 Calcium ions flow out of the ER (down their concentration gradient), raising the Ca2+ level in the cytosol.
6 The calcium ions activate the next protein in one or more signaling pathways.
