PROSES-PROSES BIOLOGI Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas : Biologi Sel Dosen pengampu : Al-Ustadzah Nurul Marfu’ah, S.Si, M. Si
Disusun oleh : Kelompok 1 Anastia Rahmatan Nisa Binti Sholihatin Fatimah Al Jihadiyah Imeilia Yulinda Heni Fuji Lestari Bella Zakiyatul
(3820177181405) (3820177181413) (3820177181414) (38201771814) (38201771814) (38201771814)
FAKULTAS KESEHATAN PROGRAM STUDI FARMASI UNIVERSITAS DARUSSALAM GONTOR 2018
KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Segala puji bagi Allah yang dengan taufik dan hidayah-Nya, makalah ini dapat terselesaikan dengan baik. Shalawat serta salam, semoga tetap tercurahkan kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW, keluarga dan para sahabatnya, yang dengan risalah Islam-Nya telah menuntun manusia dari jalan kegelapan menuju jalan yang terang benderang. Alhamdulillah makalah ini dapat kami realisasikan, dengan maksud ikut serta dalam menelaah proses-proses biologi. Penulisan makalah ini kami susun secara sistematis menurut pokok bahasan dan urutan-urutan sehingga lebih mudah dipahami. Kami selaku penulis berharap dengan makalah ini dapat menambah wawasan para pemuda pemudi tentang proses-proses biologi yang meliputi pengisyaratan, reseptor intraseluler, reseptor permukaan sel, dll. Dan tak lupa, kami sampaikan banyak terimakasih kepada TRI MURTI Darusslam Gontor, KH. Ahmad Sahal, KH Abdullah Fananie, KH. Ahmad Zarkasyi. Dan juga kepada rektor UNIDA Gontor KH. Amal Fathullah Zarkasyi, M.A, serta kepada dosen pembimbing Ustadzah Nurul Marfu’ah yang dengan sabar membimbing kami dalam pembuatan makalah ini. Dan terakhir, kami berharap makalah ini benar-benar bermanfaat bagi kita semua. Dan kami harapkan saran, masukan ataupun kritikan yang membangun untuk penulisan makalah mendatang. Allah meridhoi usaha kita bersama. Amin.
Mantingan, 01 Maret 2018 M
Penyusun
i
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ........................................................................................................ i Daftar Isi................................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 1 1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................................ 2 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengisyaratan dan tipe-tipenya.................................................................
3
2.2 Jenis-jenis reseptor dan pengaruhnya terhadap aktivitas sitoplasma ................................................ .......................................................................... 6 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan............................................................................................... 12 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................. 13
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Biologi sel adalah ilmu yang mempelajari sel. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia. Sel merupakan unit terkecil dari organisme. Sel tidak mampu bekerja dan membentuk sebuah jaringan bila tidak ada koordinasi antara satu dengan yang lain. Miliaran sel penyusun setiap makhluk hidup harus berkomunikasi untuk mengkoordinasikan aktivitasnya sedemikian rupa sehingga memungkinkan organisme itu untuk berkembang. Mulia dari sel yang berkomunikasi terbentuk jaringan kemudian organ dan sistem yang menjalankan organisme untuk hidup. Dalam makhluk hidup baik uniseluler atau multiseluler akan berinteraksi dengan lingkungannya untuk mempertahankan kehidupannya. Sinyal-sinyal antar sel jauh lebih sederhana daripada bentuk-bentuk pesan yang biasanya dirubah oleh manusia. Sinyal yang diterima sel, yang berasal dari sel lain atau dari beberapa perubahan pada lingkungan fisik organisme, bermacam-macam bentuknya. Akan tetapi sel-sel paling sering berkomunikasi satu sama lain dengan menggunakan sinyal kimiawi.
I.2. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud pengisyaratan ? 2. Apa saja jenis-jenis reseptor dan pengaruhnya terhadap aktivitas sitoplasma?
1
I.3. Tujuan Pembuatan Makalah 1. Untuk mengetahui maksud dari pengisyaratan 2. Untuk mengetahui jenis-jenis reseptor dan pengaruhnya terhadap aktivitas sitoplasma
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengisyaratan dan Tipe-tipenya Pengisyaratan atau Pensinyalan adalah bagian sebuah sistem komunikasi yang sangat kompleks pada tingkat seluler yang mengatur aktifitas dan koordinasi antar sel. Prof. Subowo mengungkapkan bahwa komunikasi sel adalah proses penyampaian informasi sel dari sel pesinyal menuju ke sel target untuk mengatur pengembangan
dan
pengorganisasiannya
menjadi
jaringan,
pertumbuhan dan pembelahannya serta mengkoordinasikan
mengawasi
aktivitasnya. Sel
berinteraksi dengan sel lain dengan cara komunikasi langsung atau dengan mengirimkan sinyal kepada sel target. Berikut macam-macam interaksi sel : a. Komunikasi kontak langsung (autokrin) Sel dapat berkomunikasi dengan cara kontak langsung. Baik sel hewan maupun sel tumbuhan memiliki sambungan sel yang bila memang ada memberikan kontinuitas sitoplasmik diantara sel-sel yang berdekatan. Dalam hal ini, bahan pensinyalan yang larut dalam sitosol dapat dengan bebas melewati sel yang berdekatan.
b. Pensinyalan parakrin Parakrin adalah sel penyekresi bekerja pada sel-sel target yang berdekatan dengan melepas molekul regulator lokal (misalnya faktor pertumbuhan ) kedalam cairan luar sel.
3
c. Pensinyalan sinaptik Sinaptik adalah tipe pensinyalan jarak jauh melalui sistem persarafan. Sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter kedalam sinapsis sehingga merangsang sel target.
d. Pensinyalan endokrin/ hormonal Hormone mensinyal sel target pada jarak yang lebih jauh. Pada hewan, sel endokrin terspesialisasi mensekresi hormone ke dalam cairan tubuh yaitu darah.
4
Metoda Penyampaian Sinyal : Di dalam tubuh, terdapat tiga metode komunikasi antar sel, yaitu a. Komunikasi langsung, adalah komunikasi antar sel yang sangat berdekatan. Komunikasi ini terjadi dengan mentransfer sinyal listrik (ion-ion) atau sinyal kimia melalui hubungan yang sangat erat antara sel satu dengan lainnya. Gap junction merupakan protein saluran khusus yang dibentuk oleh protein connexin. Gap junction memungkinkan terjadinya aliran ion-ion (sinyal listrik) dan molekul-molekul kecil (sinyal kimia), seperti asam amino, ATP, cAMP dalam sitoplasma kedua sel yang berhubungan. b. Komunikasi lokal, adalah komunikasi yang terjadi melalui zat kimia yang dilepaskan ke cairan ekstrasel (interstitial) untuk berkomunikasi dengan sel lain yang berdekatan (sinyal parakrin) atau sel itu sendiri (sinyal autokrin). c. Komunikasi jarak jauh, adalah komunikasi antar sel yang mempunyai jarak cukup jauh. Komunikasi ini berlangsung melalui sinyal listrik yang dihantarkan sel saraf dan atau dengan sinyal kimia (hormon atau neurohormon) yang dialirkan melalui darah.
Tahapan komunikasi dalam sel : Dilihat dari perspektif sel yang menerima pesan, pensinyalan sel dibagi menjadi 3 tahapan yaitu: a. Tahap penerimaan (reception) Pada tahapan ini sel target mendeteksi molekul sinyal yang berasal dari luar sel. Sinyal kimiawi terdeteksi ketika molekul sinyal berikatan dengan protein reseptor yang terletak dipermukaan atau didalam sel. b. Tahap pengikatan molekul (transduction) Pada tahap ini molekul sinyal memiliki bentuk yang komplamenter dengan situs reseptor yang melekat disitu seperti anak kunci dalam gembok atau substrat dalam situs katalitik suatu enzim. Molekul sinyal berprilaku seperti ligan, istilah molekul yang berikatan secara spesifik dengan molekul lain, seringkali yang berukurakan besar. Pengikatan ligan menyebabkan protein
5
reseptor mengalami perubahan bentuk. Umumnya efek pengikatan ligan menjadi agregasi kedua atau lebih mengaktivasi reseptor lain berinteraksi dengan molekul lainnya. c. Tahap responsif (response) Pada tahapan ini sinyal yang ditrandusikan menyebabkan aktivitas selular seperti glikogen fospolirase, penyusunan ulang sitoskeleton ataupun aktivasi gen-gen spesifik dalam nukleus.
2.2 Jenis-Jenis Reseptor Dan Pengaruhnya Terhadap Aktivitas Sitoplasma A. Reseptor dalam membran sel Sebagian besar molekul sinyal larut-air berikatan pada protein reseptor dalam membran sel. Reseptor ini mentransmisikan informasi dari lingkungan ekstraseluler ke bagian dalam sel dengan cara mengubah bentuk saat berikatan dengan ligan. Tiga tipe utama reseptor membran adalah: 1. G-protein (GTP-binding protein)-coupled receptors, merupakansuatu reseptor pada sel membran yangmempunyai tujuh helix transmembran. Penyaluransinyal yang timbul setelah G-protein coupled receptors berikatan dengan ligan, baru mungkinterjadi bila G-protein ikut berperan aktif untukmempengaruhi efektor yang berada dibawah pengaruhnya.
2. Reseptor tirosin-kinase (RTK). Reseptor yang terdapat pada membran sel, terkadang bukan hanya suatu protein yang bekerja sebagai reseptor saja, namun juga merupakan suatu enzim yang mampu menambah grup posphat kepada residu tirosin spesifik dari protein itu sendiri. Terdapat dua macam tirosin kinase (TK) yakni: pertama, RTK yang merupakan protein
6
transmembran yang memiliki domain diluar membrane sel yang mampu berikatan dengan ligan serta domain didalam membrane sel yang merupakan suatu katalitik kinase. Jenis kedua, merupakan non-RTK yang tidak memiliki protein transmembran serta terdapat dalam sitoplasma, inti dan bagian dalam dari membran sel. Pada G-proteincoupled receptors terdapat tujuh helix transmembran, sedangkan reseptor tirosin kinase hanya mempunyai satu segmen transmembran meskipun reseptor tipe ini dapat berupa monomer, dimmer ataupun tetramer.
3. Reseptor kinase serin, berperan pada aktivitas kerja dari aktivin, TGF-beta, mulerianinhibiting substance (MIS), dan bone morphegenic protein (BMP). Sebagai efektor dari reseptor kinase serin adalah kinase serin sendiri. Keluarga dari reseptor ini meneruskan signal melalui suatu protein yang disebut sebagai smads. Protein ini dapat berperan ganda, baik berperan sebagai penerus sinyal (transducer) maupun sebagai faktor transkripsi. 4. Integrin. Hubungan antara sel dengan substrat dimediasi dengan adanya integrin yang merupakan suatu protein transmembran yang mempunyai tempat ikatan dengan berbagai material ekstra sel seperti fibronektin, kolagen ataupun proteoglikan. Pada proses inflamsi, makrofag maupun fibroblast akan mensintesa fibronektin yang merupakan matriks protein yang besar. Fibronektin mempunyai fungsi sebagai chemotractant dan fungsi mitogenik untuk fibroblast. Untuk menjalankan fungsi tersebut perlu adanya ikatan fibronektin dengan reseptor integrim pada sel mononuklear maupun fibroblast. Setiap reseptor pada membrane sel memiliki protein efektor dan jalur sinyal tertentu. Efektor berperan dalam amplifikasi (peningkatan) suatu signal yang timbul akibat adanya ikatan suatu ligan dengan reseptor spesifik pada membran sel.
B. Reseptor Dalam Intraseluler NR adalah kelas reseptor yang diaktifkan ligan faktor transkripsi yang akan menghasilkan up atau down regulasi ekspresi gen. Berada didalam sel (sitoplasma) atau di nukleus sel target. Memiliki dua tempat ikatan yaitu yang
7
berikatan dengan hormon atau ligan dan yang berikatan dengan bagian spesifik DNA yang dapat secara langsung mengaktifkan transkripsi gen. Reseptor ini terletak pada sitoplasma atau pada nukleus target. Untuk mencapai reseptor ini pembawa pesan kimiawi menembus membran plasma sel target. Molekul sinyal yang dapat melakukan hal ini adalah hormon steroid dan tiroid karena termasuk pembawa pesan yang sifatnya hidrofobik. Reseptor intraseluler adalah reseptor protein yang tidak berada pada membran sel melainkan pada sitoplasma atau nukleus. Sinyal harus melewati membran plasma terlebih dahulu sebelum bertemu dengan reseptor jenis ini (karena ukuran molekul kecil dapat melewati membran atau merupakan lipid sehingga terlarut dalam membran). Sinyal kimiawi dengan reseptor intraseluler misalnya hormon steroid (testosteron) dan tiroid hewan yang berupa lipid serta molekul gas kecil oksida nitrat. Mekanisme jalur transduksi sinyal (jalur-jalur merelai sinyal dari reseptor ke respon seluler) seperti berikut: a. Molekul yang merelay sinyal dari reseptor ke respon disebut molekul relay (sebagian besar merupakan protein). b. Molekul sinyal awal secara fisik tidak dilewatkan jalur pensinyalan (molekul sinyal bahkan tidak pernah masuk sel). Sinyal direlai sepanjang suatu jalur, artinya informasi tertentu dilewatkan. Pada tiap tahap sinyal ditransduksi menjadi bentuk berbeda yaitu berupa perubahan konformasi suatu protein yang disebabkan oleh fosforilasi. Fosforilasi protein merupakan suatu cara pengaturan yang umum dalam sel dan merupakan mekanisme utama transduksi sinyal. Jalur pensinyalan bermula ketika molekul sinyal terikat pada reseptor eseptor ini kemudian mengaktifkan satu molekul relai, yang mengaktifkan protein kinase 1. Protein kinase 1 aktif ini mentransfer satu fosfat dari ATP ke molekul protein kinase 2 yang inaktif, sehingga akan mengaktifkan kinase kedua ini. Akibatnya, protein kinase 2 yang aktif ini mengkatalisis fosforilasi (dan aktivasi) protein kinase 3. Akhirnya protein kinase 3 aktif ini memfosforilasi protein yang menghasilkan respons akhir sel atas sinyal tadi. Enzim fosfatase mengkatalisis pengeluaran gugus fosfat. Molekul kecil dan ion kecil tertentu merupakan komponen utama jalur pensinyalan (second messenger), seperti
8
AMP siklik (cAMP) dan Ca2+, berdifusi melalui sitosol sehingga membantu memancarkan sinyal ke seluruh sel secara cepat. Respon akhir sel terhadap sinyal ekstraseluler disebut respon keluaran. Respon sel terhadap sinyal berfungsi untuk mengatur aktivitas dalam sitoplasma atau transkripsi dalam nukleus. Kekhususan pensinyalan sel menentukan molekul sinyal apa yang akan diresponnya dan sifat responnya. Keempat sel dalam diagram merespon molekul sinyal dengan cara yang berbeda karena masing-masing memiliki kumpulan protein yang berbeda. Diagram sel A merupakan diagram jalur pensinyalan dengan satu respon tunggal. Diagram sel B merupakan diagram jalur pensinyalan dengan jalur bercabang sehingga. memunculkan dua respon yang berbeda. Diagram sel C merupakan diagram jalur pensinyalan dengan reaksi saling-sapa di antara kedua jalur yang membuat sel dapat memadukan informasi dari kedua sinyal yang berbeda. Diagram sel D merupakan diagram jalur pensinyalan dengan reseptor yang berbeda dengan reseptor pada sel A, B dan C.
B. Penjaman (fine-tuning) respons Respons sel memiliki dua manfaat 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
9
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 tubuh 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 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. d. Pemutusan sinyal Agar sel dari suatu organisme multi selular tetap waspada dan mampu merespons sinyal-sinyal yang datang,
setiap perubahan molecular
dalam jalur pensinyalannya harus berlangsung hanya dalam waktu singkat. Seperti pada contoh kolera, jika satu komponen jalur pensinyalan terkunci dalam suatu kondisi, baik itu aktif maupun iakatif,
10
organisme dapat merasakan akibat yang sangat gawat. Dengan demikian, kunci kemampuan sel untuk bisa terus menerus unntuk menerima regulasi oleh sinyal adalah perubahann yang disebabkan oleh sinyal
itu
harus
bersifat
bolak-balik;
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.
11
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan a. Pengisyaratan atau Pensinyalan adalah bagian sebuah sistem komunikasi yang sangat kompleks pada tingkat seluler yang mengatur aktifitas dan koordinasi antar sel. b. Reseptor Intraseluler adalah kelas reseptor yang diaktifkan ligan faktor transkripsi yang akan menghasilkan up atau down regulasi ekspresi gen. Berada didalam sel ( sitoplasma) atau di nukleus sel target. c. Respons sel memiliki dua manfaat penting: jalur itu mengamplifikasi sinyal (dan responsnya juga) serta menyediakan titik-titik yang berbeda, tempat respons sel dapat di regulasi.
12
DAFTAR PUSTAKA Subowo (2012),BiologiSel, Bandung,CVAngkasa Yatim, Wildan. 1996. Biologi Sel Lanjut. Bandung: Tarsito http://www.komunikasi-sel.blogspot.com http://www.komunikasiantarsel.blogspot.com
13
