Kanal Natrium

download Kanal Natrium

of 21

  • date post

    13-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    128
  • download

    1

Embed Size (px)

description

Merupakan Kanal ion yang...

Transcript of Kanal Natrium

BAB II

KANAL ION

Dr. Gunawan Pamudji Widodo, M.Si., Apt. Dr. Rina Herowati, M.Si., Apt.

DAFTAR ISI

BAB II : KANAL ION

Halaman

1. Pengantar

2.1

2. Tujuan Instruksional Umum

2.1

3. Tujuan Instruksional Khusus

2.1

4. Kegiatan Belajar 4.1 Kegiatan Belajar I : KANAL ION SEBAGAI TARGET OBAT Uraian Rangkuman Tes Formatif 1 Umpan Balik dan Tindak Lanjut 2.2 2.4 2.4 2.5

4.2 Kegiatan Belajar II : KANAL NATRIUM Uraian Rangkuman Tes Formatif 2 Umpan Balik dan Tindak Lanjut 2.6 2.8 2.9 2.9

4.3 Kegiatan Belajar III : KANAL KALIUM Uraian Rangkuman Tes Formatif 3 Umpan Balik dan Tindak Lanjut 2.10 2.12 2.13 2.13

4.4. Kegiatan Belajar IV : KANAL KALSIUM Uraian 2.14

Rangkuman Tes Formatif 4 Umpan Balik dan Tindak Lanjut 5. Referensi

2.16 2.16 2.17 2.17

6. Kunci Jawaban Tes Formatif

2.17

KANAL ION

1. Pengantar Farmakologi Molekuler merupakan mata kuliah yang mempelajari aksi obat pada tingkat molekuler, meliputi berbagai molekul biologis sebagai target obat, interaksi dengan obat serta efek yang dihasilkan. Mata kuliah ini memerlukan pengetahuan dasar tentang biologi molekuler dan reaksi-reaksi biokimia. Pada bab ini akan dibahas tentang berbagai fungsi dan struktur berbagai kanal ion serta tinjauan farmakologi molekuler obat-obat yang bekerja pada kanal ion.

2. Tujuan Instruksional Umum Dengan mempelajari buku ini, diharapkan mahasiswa dapat memahami dan menjelaskan tentang aksi obat pada tingkat kompleksitas organisasi, konsep reseptor, interaksi obat-reseptor, reseptor enzim, neurotransmitter, efek dan mekanisme kerja obat dan pada neurotransmiter, hormon.

3. Tujuan Instruksional Khusus Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan dapat menjelaskan fungsi dan struktur kanal ion serta menjelaskan aksi obat pada berbagai kanal ion dan efek farmakologis yang dihasilkan.

2.1

4. Kegiatan Belajar

4.1.

Kegiatan Belajar 1

KANAL ION SEBAGAI TARGET OBAT

4.1.1. Uraian

Struktur dan Kerja Kanal Ion Kanal ion merupakan protein penyusun pori yang mengontrol gradien voltage melintasi membran plasma (mengontrol potensial sel) dengan memungkinkan aliran ion berdasarkan gradien elektrokimia. Mekanisme kerja kanal ion pertama kali dihipotesiskan oleh ahli biofisika (Alan Hodgkin dan Andrew Huxley, 1951), yang menyatakan bahwa ion bergerak melalui lubang di membran sebagai hasil daya elektrokimia (aliran arus listrik). Lubang bersifat selektif, hanya ion tertentu yang bisa lewat (misalnya Na+, K+ , Ca2+ dan lain-lain). Lubang atau kanal membuka dan menutup secara random, tapi pembukaan secara kinetik dipengaruhi oleh voltase dan waktu. Hodgkin and Huxley membuktikan bahwa untuk membuka dan menutup kanal mengalami berbagai kondisi konformasi, sebagai berikut : a. Aktivasi, yaitu proses pembukaan kanal saat terjadi depolarisasi b. Inaktivasi, yaitu kanal menutup selama depolarisasi berlangsung

Gambar 1. Arus yang terekam saat pembukaan dan penutupan kanal

Pemahaman tentang kerja kanal lebih lanjut dibuktikan dengan teknik perekaman elektrik (metode Patch Clamping) oleh Erwin Neher &Bert Sakman (1970). 2.2

Komponen molekuler kanal teridentifikasi pertama kali dengan metode kloning molekuler. Kanal ion tersusun dari beberapa sub-unit protein membentuk suatu pori-pori. Lubang kanal disusun oleh subnit utama (subunit a), yang menentukan infrastruktur kanal. Selain itu beberapa kanal (kanal K+, Na+ dan Ca2+), mengandung protein pelengkap yang dapat memodifikasi sifat kanal.

Arus masuk

Arus keluar +

NaK+Ca++

++

Na+Ca++

K+Cl-

Cl-

Cl-

Gambar 2. Arus keluar dan masuknya ion dari dan ke dalam sebuah sel

Fungsi kanal ion Kanal ion terdapat pada hampir setiap sel. Kanal ion berfungsi untuk transport ion, pengaturan potensial listrik melintasi membran sel, serta sinyaling sel. Kanal ion berperan penting dalam proses normal tubuh. Beberapa penyakit terkait dengan disfungsi kanal ion misal aritmia jantung, diabetes, epilepsi, hipertensi, cystic fibrosis, dan lain-lain.

Klasifikasi Kanal Ion Berdasarkan penyebab terbukanya kanal, kanal ion diklasifikasikan : a. Voltage-gated channel: kanal membuka dan menutup berdasarkan potensial membran b. Ligand-gated channel (reseptor ionotropik): kanal terbuka setelah berikatan dengan ligan pada domain ekstraselular, kemudian terjadi perubahan konformasi, diikuti dengan aliran ion

2.3

c. Other-gated channel: aktivasi/inaktivasi oleh second messenger di bagian dalam sel.

Berdasarkan ion yang melintasi kanal: a. Kanal Na+ b. Kanal K+ c. Kanal Ca2+ d. Kanal Cl+ atau kanal ion

4.1.3. Rangkuman Kanal ion merupakan protein penyusun pori yang mengontrol gradien voltage melintasi membran plasma (mengontrol potensial sel) dengan memungkinkan aliran ion berdasarkan gradien elektrokimia. Kanal mengalami berbagai kondisi konformasi : Aktivasi, yaitu proses pembukaan kanal saat terjadi depolarisasi, serta Inaktivasi, yaitu depolarisasi berlangsung. Kanal ion berfungsi untuk transport ion, pengaturan potensial listrik melintasi membran sel, serta sinyaling sel. Berdasarkan penyebab terbukanya kanal, kanal ion diklasifikasikan: Voltage-gated channel, ligand-gated channel dan other-gated channel. kanal menutup selama

4.1.4. Test Formatif 1 1. Protein penyusun pori yang mengontrol gradien voltage melintasi membran plasma dengan memungkinkan aliran ion berdasarkan gradien elektrokimia, adalah: A. Membrane transporter B. Reseptor terkopling kanal ion 2. C. Kanal ion E. Reseptor sitosolik

Hodgkin and Huxley menyatakan bahwa pembukaan kanal ion: A. Merupakan hasil perbedaan tekanan osmose B. Tidak selektif, semua ion bisa lewat C. Terjadi secara beraturan, tidak random D. Secara kinetik dipengaruhi voltase dan waktu

2.4

3.

Pada saat konformasi aktivasi kanal ion: A. kanal membuka saat terjadi depolarisasi B. kanal membuka selama depolarisasi berlangsung C. kanal menutup saat terjadi depolarisasi B. kanal menutup selama depolarisasi berlangsung

4.

Pernyataan berikut ini benar tentang arus keluar masuk ion, kecuali: A. kadar Na+ ekstrasel lebih besar dari pada intrasel, Na+ cenderung masuk B. kadar Cl- ekstrasel sama dengan intrasel, Cl- keluar dan masuk secara ekivalen C. kadar K+ ekstrasel lebih kecil dari pada intrasel, K+ cenderung keluar D. kadar Ca++ ekstrasel lebih kecil dari pada intrasel, Ca++ cenderung keluar

5. Kanal ion yang membuka dan menutup berdasarkan potensial membran: A. Voltage-gated channel B. reseptor ionotropik C. Ligand-gated channel D. Other-gated channel

4.1.5 Umpan Balik dan Tindak Lanjut Cocokkanlah jawaban anda dengan kunci jawaban test formatif 1 yang ada di bagian akhir bab ini. Berdasarkan jumlah jawaban benar dapat diketahui tingkat penguasaan yang anda capai: 5 jawaban benar = baik sekali 4 jawaban benar = baik 3 jawaban benar = cukup < 3 jawaban benar = kurang Kalau anda mencapai tingkat penguasaan baik atau baik sekali anda dapat meneruskan kegiatan belajar selanjutnya. Tetapi kalau cukup atau kurang anda harus mengulang terutama bagian yang belum anda kuasai.

2.5

4.2. Kegiatan Belajar 2

KANAL Na

4.2.1. Uraian Fungsi dan Struktur Kanal Na Kanal Na tergantung voltage merupakan golongan protein membran yang memediasi masuknya dengan cepat ion Na+, sebagai respon depolarisasi membran untuk membangkitkan potensial aksi dalam sel yang dapat teraktivasi. Kanal Na berperan penting dalam inisiasi potensial aksi. Aktivasi kanal menyebabkan masuknya Na+ ekstraseluler ke dalam sel. Kanal Na merupakan heterooligomer yang tersusun dari subunit dan . Subunit terdiri 4 domain, masing-masing terlipat menjadi 4 heliks transmembran, terhubung

dengan potein lain seperti subunit . Keempat domain terlipat bersama membentuk pusat pori. Subunit merupakan protein membran dengan domain transmembran tunggal dan berperan mengatur kanal Na. Subunit 1 mempercepat kinetika aktivasi dan inaktivasi. Subunit 2 secara kovalen terikat pada subunit, dan diperlukan untuk efisiensi kerja kanal.

Gambar 3. Struktur Kanal Na Keterangan : G: glikosilasi, P: posforilasi, S:selektivitas ion, I: inaktivasi, muatan positif (+) di S4 penting untuk sensor voltase membran

2.6

Fase-fase perubahan konformasi kanal Na Pembukaan dan penutupan kanal ion terjadi dalam 3 fase tahapan seperti ditunjukkan pada gambar 4. Ketiga fase tersebut adalah: a. deaktivasi/fase istirahat, kanal diblok pada sisi intraseuler oleh gerbang aktivasi(m), yang dibentuk oleh domain III & IV subunit b. aktivasi, terjadi depolarisasi dimana kanal terbuka, Na+ masuk c. inaktivasi, terjadi repolarisasi dimana kanal tertutup segera sesudah depolarisasi oleh partikel inaktivasi (h).

Gambar 4. Fase perubahan konformasi kanal Na

Pembukaan kanal Na terjadi sangat singkat. Gambar 5 menampilkan tahapan ketiga fase dalam hitungan milidetik.

Gambar 5. Tahapan pembukaan-penutupan kanal Na dalam 1 milidetik

Farmakologi : Anestesi lokal (kokain, lidokain, prokain) dapat melintasi membran sehingga berikatan dengan sisi sitoplasmik kanal Na menyebabkan kanal terinaktivasi. Terjadinya blokade kanal menghambat hantaran transmisi impuls rasa sakit (gambar 6).

2.7

Gambar 6. Mekanisme kerja anestesi lokal pada kanal Na

Fenitoin dan karbamazepin juga bekerja terhadap kanal Na. Kedua obat ini bekerja dengan cara menstabilkan/memperlama fase inaktivasi kanal Na dimana akan mengurangi firing rate, dengan demikian mengakibatkan impuls saraf tidak segera dihantar dan sel saraf tidak mudah dipicu. Efeknya dapat mencegah kejang.

4.2.3. Rangkuman Kanal Na tergantung voltage merupakan golongan protein membran yang meme