MAKALAHANATOMI FISIOLOGI

Oleh:I GDE BAGUS YATNA WIBAWA091425053004

MAGISTER TEKNOBIOMEDIKPROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS AIRLANGGA2015Daftar isi

BAB I SISTEM INTEGUMEN1.1 Pendahuluan41.2Kulit41.2.1Epidermis51.2.2Dermis71.2.3Hypodermis71.3Adneksa Kulit71.3.1Kelenjar Kulit81.3.2Kuku81.3.3Rambut81.3.4Organ Sensoris91.3.5Warna Kulit9

BAB II MEMBRAN SEL DAN MEKANISME TRANSPORT2.1Membran Sel102.1.1Fungsi102.1.2Komposisi Kimia Membran Sel112.1.3Struktur Membran Sel132.1.4Macam Membrane Sel162.2 Mekanisme Transport162.2.1Transport Aktif172.2.2Transport Pasif172.3Endositosis dan Eksositosis172.3.1 Eksositosis182.3.2 Endositosis18

BAB III POTENSIAL MEMBRAN SEL3.1 Definisi203.2 Komponen Yang Berperan223.2.1Kanal Natrium Bergerbang Voltase223.2.2Kanal Kalium Bergerbang Voltase233.2.3Peran Ion Lain243.3Mekanisme Potensial Aksi24

BAB IV CELL COMMUNICATION4.1Pengertian Dan Tujuan Komunikasi Sel264.2Komponen Komunikasi Sel264.3Macam Persinyalan274.4Macam Persinyalan294.5Komunikasi Antar Sel Dalam Organisme324.6Tahapan Komunikasi Sel334.7 Second Messenger34

BAB V KELISTRIKAN TUBUH MANUSIA5.1 Pendahuluan365.2Kelistrikan Tubuh375.2.1Sistem Syaraf dan Neuron375.2.2Kelistrikan Saraf dan Sel395.2.3Perambatan Potensial Aksi415.2.4Kelistrikan Pada Sinapsis dan Neuromyal Junction425.2.5Gelombang Potensial Aksi425.3 Elektroda445.4 Isyarat Listrik Tubuh47

Daftar Pustaka48

BAB ISISTEM INTEGUMEN

1.1 PendahuluanSistem integumen asal katanya dari bahasa latin, integumentum yang berarti penutup, merupakan sistem organ yang membedakan, memisahkan, melindungi dan menginformasikan individu (manusia dan hewan) terhadap lingkungan sekitarnya. Sistem integumen merupakan sistem organ terbesar seperti pada tubuh manusia bernilai 16% dari keseluruhan berat badan manusia, dimana sistem organ ini menutupi seluruh permukaan tubuh dan berhubungan langsung dengan lingkungan luar. Umumnya sistem integumen pada telapak tangan dan kaki akan lebih tebal dari sistem integumen di lokasi tubuh lainnya, dimana pada lokasi tubuh lain rata-rata berkisar 1-2 mm. Sistem integumen mencakup didalamnya struktur kulit dan adneksa kulit.

Gambar 1.1. Penampang Kulit

1.2KulitKulit sebagai lapisan terluar pada tubuh manusia dan hewan, berfungsi sebagai alat ekskresi atau pembuangan air yang sering disebut keringat. Fungsi kulit secara spesifik dapat dibagi menjadi: Sebagai pelindung atau alat proteksi dimana lapisan kulit bagian luar bersifat relative impermeable terhadap air yang akan mencegah penguapan berlebihan Sebagai tempat ekstoreseptor dimana pada lapisan dermis terdapat reseptor berupa akhir saraf bebas atau badan sensoris yang dapat menerima berbagai macam rangsang dari lingkungan eksternal Sebagai alat ekskretori, dimana pada kulit banyak terdapat kelenjar keringat dan kelenjar lemak yang berfungsi membuang sisa metabolisme tubuh baik berupa air, lipid, atau garam, keluar tubuh Sebagai alat respirasi atau pernafasan, dimana pada hewan aquatic dengan struktur kulit tipis dan selalu basah akan sangat kondusif untuk proses difusi oksigen yang terlalur dalam air untuk dapat masuk ke kapiler darah dipermukaan kulit Sebagai alat nutrisi dan cadangan makan, dimana terdapat kelenjar mammae (kelenjar susu) yang digunakan oleh mamalia untuk nutrisi bagi hewan muda dan kulit juga sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan berupa lemak Sebagai alat gerak pada hewan seperti burung, kelelawar dan kadal bersayap. Sebagai tempat pembentukan vitamin D yang sangat penting dalam pembentukan tulang.Keringat yang dikeluarkan melalui pori-pori permukaan kulit berasal dari kelenjar keringat yang menyerap air dan garam dari darah di pembuluh kapiler untuk dikeluarkan guna menyerap panas tubuh, sehingga suhu tutup menjadi tetap. Pada keadaan normal, keringat akan keluar dari tubuh 50 mL setiap jam dan mencapai 2000 mL tiap hari tergantung kegiatan dan kebutuhan tubuh. Beberapa faktor yang memacu pengeluaran keringat antara lain peningkatan aktivitas tubuh, peningkatan suhu lingkungan dan goncangan emosi. Pengeluaran keringat berlebihan dapat menyebabkan tubuh kekurangan kadar garam dalam darah, sehingga dapat menyebabkan kekejangan dan pingsan.Kulit terdiri atas 3 lapisan, antara lain lapisan terluar disebut epidermis, lapisan tengah disebut dermis dan lapisan dalam disebut hypodermis.

1.2.1EpidermisEpidermis merupakan lapisan terluar kulit. Pada epidermis terdapat beberapa stratum atau lapisan juga, antara lain: Stratum korneum / lapisan tanduk, merupakan lapisan paling atas yang terdiri dari beberapa lapis sel pipih tak berinti, tidak mengalami proses metabolisme, tidak berwarna dan sangat sedikit mengandung air. Lapisan ini terdiri dari milyaran sel pipih yang mudah terlepas dan digantikan oleh sel baru tiap 4 minggu, dimana umur tiap sel umumnya 28 hari. Proses pembaruan lapisan ini berlangsung sepanjang hidup. Stratum lusidum/ lapisan bening, disebut juga lapisan barrier yang terletak dibawah lapisan tanduk dan dianggap sebagai penyambung lapisan tanduk dengan lapisan berbutir dan tak berinti. Lapisan ini disebut lapisan bening karena terdiri atas protoplasma sel-sel jernih yang kecil, tipis dan translusen, sehingga dapat ditembus cahaya dengan ikatan antar sel kurang erat. Lapisan ini ditemukan pada kulit yang tebal dan akan tampak jelas pada telapak tangan dan kaki. Stratum granulosum/ lapisan berbutir, tersusun atas sel keratinosit berbentuk kumparan yang mengandung butir-butir kecil dalam protoplasmanya, berinti mengkerut. Lapisan ini terdiri atas 2-4 lapis sel gepeng dan tampak jelas pada kulit telapak tangan dan kaki. Stratum spinosum/ lapisan bertaju disebut juga lapisan malphigi terdiri atas sel-sel yang saling berhubungan dengan perantara jembatan protoplasma berbentuk kubus. Terdiri atas beberapa baris susunan sel bulat ke sel polygonal dan makin ke permukaan kulit akan semakin besar ukurannya. Antar sel tersebut terdapat celah yang berguna untuk peredaran cairan jadingan ekstraseluler dan pengantar butiran melanin. Stratum basale /Stratum germinativum/ lapisan benih, merupakan lapisan terbawah epidermis yang dibentuk oleh satu lapis sel silindris dengan kedudukan tegak lurus terhadap permukaan dermis. Dengan alas sel bergerigi dan bersatu dengan lamina basalis dibawahnya, dimana lamina basalis adalah struktur halus pembatas epidermis dengan dermis, dengan terdapat sel bening pembuat pigmen melanin kulit untuk mengadakan mitosis secara periodic.

Gambar 1.2. Gambar Lapisan Kulit

1.2.2DermisDermis berada dibawah epidermis dan lebih tebal dengan lapisan elastis, fibrosa padat dan terdapat lapisan yang terdiri dari jaringan ikat. Jaringat ikat tersebut yaitu jaringan ikat terjalin rapat (pars papilare) dengan bagian yang menonjol ke epidermis, terdiri dari ujung syaraf dan pembuluh darah, kemudian jaringan ikat terjalin longgar(pars retikulare) dengan bagian yang menonjol ke bawah, terdiri dari kolagen, elastin dan retikulin. Dermis mengandung pembuluh darah, akar rambut, ujung syaraf, kelenjar keringat dan kelenjar minyak. Pada saat suhu lingkungan tinggi, kelenjar keringat menjadi aktif dan pembuluh kapiler di kulit melebar. Dengan melebarnya pembuluh kapiler, akan memudahkan proses pembuangan air dan sisa metabolisme. Aktifnya kelenjar keringat tersebut mengakibatkan keluarnya keringat ke permukaan tubuh dengan cara penguapan. Hal tersebut mengakibatkan suhu di ermukaan kulit turun dan tubuh tidak merasakan panas. Hal yang sebaliknya terjadi ketika suhu lingkungan lebih rendah, maka kelenjar keringat jadi tidak aktif dan kelenjar keringat jadi tidak aktif diikuti menyempitnya pembuluh kapiler di kulit. Pada keadaan ini darah tidak membuang sisa metabolism dan air, dengan berkurangnya penguapan, suhu tubuh akan stabil dan tidak merasa kedinginan. Pada dermis juga terdapat kantong rambut dengan akar rambut dan batang rambut, dengan rambut yang dapat terus tumbuh karena mendapat sari makanan dari pembuluh kapiler dibawah kantong rambut. Terdapat juga kelenjar minyak yang menghasilkan minyak untuk meminyaki rambut agar tidak kering.

1.2.3Hypodermis Sering disebut lapisan subkutan, lapisan ini berada dibawah lapisan dermis dan mengandung banyak lemak. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan, pelindung tubuh terhadap benturan dan menahan panas tubuh. Pada lapisan hypodermis juga terdapat lemak, pembuluh darah dan limfe.

1.3Adneksa KulitAdneksa merupakan struktur yang berasal dari epidermis tetapi berubah bentuk dan fungsinya. Adneksa kulit terdiri atas kelenjar kulit, rambut dan kuku.

1.3.1Kelenjar KulitKelenjar kulit terdapat pada lapisan dermis dan terdiri atas sebagai berikut Kelenjar Keringat, merupakan kelenjar yang berfungsi melakukan sekresi keringat, air dan garam dengan dibawah kendali saraf simpatis. Kelenjar keringat terdiri atas kelenjar ekrin yaitu kelenjar keringat kecil yang terletak dangkal di dermis dengan sisa pembuangan cair, ekrin terletak diseluruh permukaan kulit dan terbanyak ada pada telapak tangan, kaki, dahi dan aksil. Kemudian terdapat kelenjar apokrin, merupakan kelenjar keringat yang lebih besar, terletak lebih dalam dan sisa pembuangannya lebih kental. Kelenjar apokrin terdapat di aksila, areola mammae, pubis, labia mayora dan saluran telinga luar. Kelenjar Lemak, merupakan kelenjar yang bertugas melumasi dan kulit yang berdekatan, letaknya disamping akar rambut. Fungsi kelenjar lemak melakukan sekresi substansi minyak untuk melumasi kulit dan rambut sehingga mempertahankan halus dan menyebabkan rambut tidak mudah parah, juga menangkap debu dan bakteri pada permukaan berminyak.

1.3.2KukuKuku merupakan lapisan tanduk yang menebal. Bagian kuku yang terbenam pada jadi disebut akar kuku, bagian yang terbuka diatas dasar jaringan lunak kulit pada ujung jari disebut badan kuku dan pada ujung terdapat bagian kuku yang bebas. Kuku tumbuh dari akar kuku, keluar dengan kecepatan tumbuh 1mm perminggu.

1.3.3RambutRambut terdapat di seluruh tubuh kecuali pada telapak tangan dan kaki. Rambut terdiri atas akar rambut yang terbentuk dalam dermis dan batang rambut yang menjulur ke luar dari dalam kulit. Rambut tumbuh dalam sebuah rongga yang dinamakan folikel rambut. Kecepatan pertumbuhan rambut bervariasi ; pertumbuhan rambut janggut berlangsung paling cepat dan kecepatan pertumbuhan ini diikuti oleh rambut pada kulit kepala, aksila, paha, serta alis mata. Rambut dibentuk oleh kertin mati; sel-sel epidermis tertentu akan berdiferensiasi menjadi rambut. Bagian bagian rambut ada beberapa yaitu akar yang merupakan bagian yang tertanam dalam folikel dan batang merupakan bagian yang beradadi atas permukaan kulit. Akar dan batang rambut tersusun dari tiga lapisan yaitu; Kutikel, yaitu lapisan terluar yang tersusun dari sel-sel mati yang bersisik. Korteks, merupakan lapisan tengah yang terkeratinisasi, yang membentuk bagian utama batang rambut. Bagian ini mengandung jumlah pigmen beragam yang menentukan warna rambut. Medulla dan aksis sentral, yang tersusun dari dua sampai tiga lapisan sel. Rambut berfungsi sebagai pelindung dari panas dan cahaya matahari, mengatur suhu tubuh, sebagai pembuangan keringat, pengatur emosi dan alat perasa yang memperbesar rangsang sentuh terhadap kulit.

1.3.4Organ SensorisKulit memiliki saraf sensori dan simpatis dengan ujung saraf sensori yang berakhir pada kulit. Organ sensoris pada kulit antara lain: Badan Ruffini merupakan reseptor yang peka terhadap rangsangan panas Badan Krause merupakan reseptor yang peka terhadap rangsangan dingin Badan Meissner merupakan reseptor yang peka terhadap rangsangan raba kuat/dalam Badan Merkel Ranvier merupakan reseptor yang peka terhadap rangsangan raba halus Badan Vater paccini merupakan reseptor yang peka terhadap tekanan

1.3.5Warna KulitWarna kulit dipengaruhi oleh pembuluh darah pada kulit, banyak sedikitnya lemak, dan pigmen kulit yang disebut melanin. Tetapi secara penyebab maka perbedaan warna kulit terjadi akibat faktor senagai berikut : Melanosit, terletak pada stratum basalis yang memproduksi pigmen yang bertanggung jawab terhadap perwarnaan kulit dari coklat sampai hitam. Peningkatan produksi melanin berlangsung jika terpajan sinar matahari. Area tempat terjadinya pigmentasi yang besar adalah putting susu, areola dan area labiya mayora. Sedangkan yang sedikit mengandung pigmen adalah telapak tangan dan taelapak kaki. Darah terdapat dalam pembuluh dermal di baerah lapisan epidermis yang dapat terlihat dari permukaan dan menghasilkan perwarnaan merah muda terutama terlihat pada orang kulit putih.

BAB IIMEMBRAN SEL DAN MEKANISME TRANSPORT

2.1Membran SelSel adalah unit terkecil, fungsional, struktural, hereditas, produksi, dan kehidupan yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu membran, sitoplasma, dan inti. Membran atau plasmalemma menyelubungi sel dengan fungsi mengatur keluar masuknya zat, menyampaikan atau menerima rangsang, dan strukturnya terdiri dari dua lapisan lipoprotein yang diantara molekulnya terdapat pori.Membran sel atau sering disebut dengan nama membran plasma adalah struktur selaput tipis yang menyelubungi sebuah sel yang membatasi keberadaan sebuah sel, sekaligus juga memelihara perbedaan-perbedaan pokok antara isi sel dengan lingkungannya. Tidak hanya sekedar sebagai penyekat pasif, membrane sel juga sebuah filter yang memiliki kemampuan memilih bahan bahan yang melintasi dengan tetap memelihara perbedaan kadar ion di luar dan di dalam sel. Bahan-bahan yang diperlukan oleh sel dapat masuk, sedang bahan-bahan yang merupakan limbah sel dapat melintas ke luar sel.

Gambar 2.1. Membran Sel

2.1.1Fungsi Fungsi membrane sel adalah sebagai pembatas antara bagian inti dengan bagian terluar dari sel. Dengan adanya membran sel, organel-organel di dalam sel dapat lebih aman dalam menjalankan fungsi dengan maksimal. Membran sel mengelilingi sitoplasma sel hidup, secara fisik memisahkan komponen intraseluler dari lingkungan ekstraseluler. Jamur, bakteri, dan tumbuhan juga memiliki dinding sel yang menyediakan dukungan mekanik untuk sel dan menghalang bagian dari molekul-molekul yang lebih besar. Membran sel juga berperan dalam penahan sitoskeleton yang memberikan bentuk sel dan membantu sel-sel untuk membentuk jaringan. Protein yang ada pada membran sel dapat berfungsi sebagai enzimMembran sel juga berfungsi sebagai media komunikasi antara sel dengan lingkungan. Membran sel bersifat selektif permeabel dan mampu mengatur apa yang masuk dan keluar sel, sehingga memudahkan pengangkutan bahan-bahan yang diperlukan untuk bertahan hidup. Gerakan zat di membran sel dapat menjadi pasif dan menjadi aktif ketika terdapat energi. Membran juga mempertahankan sel yang potensial. Membran sel bekerja seperti filter yang mencegah virus masuk ke dalam sel.

2.1.2Komposisi Kimia Membran SelMembran sel terdiri dari banyak tipe molekul, dan setiap tipe ini memiliki kegunaan yang berbeda-beda dalam struktur dan fungsinya sebagai penyusun membran. Beberapa contoh dari molekul tersebut adalah : Fosfolipid, Protein, Kolestrol, Glikolipid, dan Glikoprotein. Molekul penyusun membran sel memiliki struktur yang dinamis, dimana komponen-komponennya bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semi permanen. Berdasarkan dari komposisi kimia membran dan pemeabilitasnya terhadap solut maka dapat disimpulkan bahwa membran sel terdiri atas lipid dan protein. Pada membran terdapat lapisan ganda dan molekul-molekul fosfolipid yang letaknya teratur sedemikian rupa sehingga ujung karbon yang hidropobik terbungkus sedemikian rupa di dalam sebuah lapisan amorf dalam senyawa lipid. Komponen protein membran digambarkan sebagai suatu selaput yang menutupi kedua belah permukaan dan lapisa biomolekul fosfolipid.

Gambar 2.2. Komposisi Fosfolipid Membran Sel

Lipid pada membran tersusun atas Tiga macam lipida polar yang utama adalah fosfolipida, glukolipida dan sedikit sulfolipida. Pada lipida polar, asam lemak yang hidrofobik berorientasi ke bagian dalam membran. Variasi antara panjang dan tingkat ketidakjenuhan (jumlah ikatan rangkap) dari rantai asam lemak berpengaruh terhadap titik cair. Fosfolipid yaitu lemak yang bersenyawa dengan fosfat. Struktur lapisan ganda lipid menjelaskan fungsinya sebagai penghalang. Lipid adalah lemak, seperti minyak, yang larut dalam air. Setiap molekul lipid berisi daerah hidrofilik, juga disebut kepala daerah kutub, dan hidrofobik, atau daerah ekor nonpolar. Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik maupun daerah hidrofobik. Daerah hidrofilik tertarik pada kondisi air atau berair sementara wilayah hidrofobik ditolak oleh kondisi itu. Karena molekul lemak mengandung daerah baik polar dan nonpolar, mereka disebut molekul amphipathic. Molekul lipid paling banyak ditemukan di membran sel fosfolipid. Kelompok kepala molekul fosfolipid polar mengandung gugus fosfat. Terdapat lipid anchor protein disebelah luar lipid bilayer tetapi berikatan secara kovalen dengan molekul lemak yang terdapat pada lipid bilayer.Membran plasma juga mengandung karbohidrat terutama glikoprotein, tetapi dengan beberapa glikolipid. Umumnya glikosilasi tidak terjadi pada membran dalam sel, juga tidak terjadi pada permukaan ekstraseluler membran plasma. Sebagian besar karbohidrat berikatan kovalen dengan protein dan membentuk glikoprotein. Pengenalan sel dilakukan dengan cara memberi kunci pada molekul permukaan. Molekul tersebut seringkali berupa karbohidrat pada membrane plasma. Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida secara kovalen terikat dengan lipid dan membentuk glikolipid. Sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein dan disebut glikoprotein.Membran sel sebagian besar terdiri dari protein. Biasanya mencapai sekitar 50% dari volume membran. Protein penting untuk sel karena mereka bertanggung jawab untuk berbagai kegiatan biologis. Membran sel yang terhubung dengan lingkungan ekstraseluler, adalah lapisan yang penting sebagai penghubung antar sel. Dengan demikian, berbagai macam protein seperti antigen, selalu tersedia pada permukaan membran. Fungsi protein dalam membran sel adalah untuk memebentuk sitoskeleton, mengatur aktivitas enzim, dan pengangkutan zat di dalam membran. Terdapat Protein integral, yaitu protein yang berpenetrasi kedalam lipid bilayer. Protein ini dapat menembus membran sehingga memiliki domain pada sisi ekstra seluler dan sitoplasmik dari membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran, dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membrane tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar, yang biasanya bergulung menjadi helix a. pada ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan kelarutan aqueous pada kedua sisi membrane.Selanjutnya terdapat protein periferal sama sekali tidak tertanam dalam bilayer lipid. Seluruhnya berlokasi dibagian luar dari lipid bilayer, baik itu di permukaan sebelah ekstraseluler maupun sitoplasmik dan berhubungan dengan membran malalui ikatan non kovalen. Protein ini merupakan angota yang terikat secara longgar pada permukaan membran, sering juga pada bagian protein integral yang dibiarkan terpapar. Protein pada membran menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran.Sel tumbuhan dibatasi oleh dua lapis pembatas yang sangat berbeda komposisi dan strukturnya. Lapisan terluar adalah dinding sel yang tersusun atas selulosa, lignin, dan polisakarida lain. Dinding sel memberikan kekakuan dan memberi bentuk sel tumbuhan.Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran, meskipun karbohidrat juga merupakan unsur penting. Gabungan lipid dan protein dinamakan lipoprotein. Saat ini model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekultersebut dalam membran ialah model mosaik fluida. Pada 1895, Charles Overton mempostulatkan bahwa membran terbuat dari lipid, berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat dari pada zat yang tidak larut dalam lipid. 20 tahun kemudian, membran yang diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus membenarkan postulat dari Overton. Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran. Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur molekularnya. Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik, yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menyukai air) maupun daerah hidrofobik (takut dengan air). Berdasar struktur tersebut maka membran sel bersifat semi permeable atau selektif permeable yang berfungsi mengatur masuk dan keluarnya zat dari sel.

2.1.3Struktur Membran SelBahan penyusun utama membran adalah lipid dan protein.Terdapat dua populasi utama protein membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar yang biasanya bergulung menjadi heliks-. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membran. Protein peripheral tidak tertanam dalam lipid bilayer. Protein ini terikat secara longgar pada permukaan membran atau pada bagian protein integral yang terpapar. Komponen penyusun membran sel antara lain adalah fosfolipid, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.

Gambar 2.3. Struktur Membran Sel Model Mozaic FluidaPada tahun 1972, Seymour Jonathan Singer dan Garth Nicholson mengemukakan model mozaik fluida yang disusun berdasarkan hukum-hukum termodinamika untuk menjelaskan struktur membran sel. Protein membran tersebar tidak merata dan ada yang tertanam dalam bilayer sesuai dengan sifat ampifatiknya. Lipid dan protein merupakan bahan penyusun membran, walaupun karbohidrat juga merupakan komponen penting. Adapun persentase komponen membran sel sebenarnya tidak tetap, yaitu bergantung pada zat yang dibutuhkan oleh sel. Dijelaskan bahwa membran sel terdiri atas protein yang tersusun seperti mozaik (tersebar) dan masing-masing tersisip di antara dua lapis fosfolipid. Matriks membrane yang terdiri atas dua lapisan lipida dan protein globular itu tidak berkesinambungan dan saling menyesuaikan menurut susunan yang teratur atau tidak teratur.Gugusan polarnya terletak pada permukaan membrane yang kontak dengan cairan intra atau ekstraseluler, sedangkan gugusan nonpolarnya menghadap ke arah dalam.Pori-pori yang tampak pada sumbu utama protein globuler tebalnya 85. Model mozaik fluida konsisten tentang aksistensi dari chanel ion khusus dan reseptor-reseptor di dalam dan di sepanjang membran-membran permukaan. Lapisan Ganda FosfolipidUmumnya, membran sel memiliki bagian kepala polar hidrofilik dengan daya ikat gliserofosforilester yang terdiri dari gliserol, fosfat, dan gugus tambahan seperti kolina, serina, dll; dengan dua rantai hidrofobik asam lemak yang membentuk ikatan ester. Pada rantai primer, ditempati oleh asam lemak jenuh dan pada rantai sekunder ditempati oleh asam lemak tak jenuh. Bagian kepala dapat berinteraksi dengan air maupun larutan fase akuatik, sedangkan bagian rantai akan berhimpit membentuk matriks fosfolipid yang disebut fase internal. Antara fase internal dan fase akuatik terjadi tegangan potensial antara 220-280 mV yang disebut tegangan potensial dipol, atau potensial membran. Penamaan dan sifat bagian kepala fosfolipid bergantung pada jenis gugus tambahan yang dimilikinya, antara lain terdapat sebutan fosfokolina (pc), fosfoetanolamina (pe), fosfoserina (ps), dan fosfoinositol (pi); dan masing-masing nama senyawa fosfolipid terkait yang terbentuk pada membran sel adalah fosfatidil kolina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil serina, dan fosfatidil inositol. Membran juga dapat terbentuk dari senyawa lipid seperti sfingomielin, sardiolipin, atau ikatan dengan senyawa kolesterol, dan glikolipida. Protein Integral MembranProtein integral memiliki domain membentang di luar sel dan di sitoplasma. Daerah-daerah yang tertanam terbuat dari asam amino dengan rantai samping hidrofobik. Protein intregral juga berfungsi untuk memasukkan zat-zat yang ukurannya lebih besar. Protein TransmembranProtein ini terintegrasi pada lapisan lipid dan menembus 2 lapisan lipid/ transmembran. Bersifat amfipatik, mempunyai sekuen helix protein, hidrofobik, menembus lapisan lipida, dan untaian asam amino hidrofilik. Banyak diantaranya merupakan glikoprotein, gugus gula pada sebelah luar sel. Di sintesis di RE, gula dimodifikasi dibadan golgi. Kerangka MembranKerangka membran atau disebut juga sitoskeleton mempunyai tiga macam jenis yaitu mikrotubulus, mikrofilamen, dan filamen intermediet.Struktur fisiko-kima protein selaput sel kurang diketahui, mengingat bahwa bentuknya sangat bervariasi. Berdasarkan kajian mikroskopis dan teknik freeze fracture diketahui bahwa protein dalam selaput sel berbentuk globular.

Gambar 2.4. Komposisi Penyusun Membran Sel

2.1.4Macam Membrane SelMembran sel dapat dibedakan berdasarkan perbedaan komposisi lipid dan protein. Berikut adalah macam-macam membran sel: Sarkolema yang terdapat di dalam sel otot (miosit) Oolema yang terdapat di dalam oosit Aksolema yang terdapat di dalam akson Secara historis, membran plasma juga dirujuk sebagai plasmalemma.

2.2 Mekanisme TransportSalah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.

2.2.1Transport AktifTranspor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialahchannel proteindancarrier protein, serta ionofor. Ionofor merupakan antibiotik yang menginduksi transpor ion melalui membran sel maupun membran buatan.Molekul gula dan asam amino diangkut secara aktif ke dalam sel menggunakan energi. Energi ini di peroleh dari gradien konsentrasi Na+ yang terjadi pada pengangkutan natrium-kalium. Dengan bantuan suatu protein transpor khusus, molekul glukosa dan ion natrium masuk ke dalam sel bersama-sama.

2.2.2Transport PasifTranspor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi dan osmosis merupakan contoh dari transpor pasif. Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor pasif air dilakukanlipid bilayerdan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor. Difusi adalah gerakan molekul dari suatu daerah dengan konsentrasi yang tinggi ke daerah lain dengan konsentrasi lebih rendah yang disebabkan oleh energi kinetik molekul-molekul tersebut. Kecepatan difusi melalui membran sel tergantung pada perbedaan konsentrasi, ukuran molekul, muatan, daya larut partikel-partikel dalam lipid dan suhu. Osmosis adalah difusi dari tiap pelarut melalui suatu selaput yang permeabel secara diferensial. Pelarut universal adalah air. Jadi, dapat dikatakan bahwa osmosis adalah difusi air melalui selaput yang permeabel secara diferensial dari pelarut berkonsentrasi tinggi (banyak air) ke pelarut yang berkonsentrasi rendah (sedikit air). Proses osmosis akan berhenti jika konsentrasi di dalam dan di luar sel telah seimbang.

2.3Endositosis dan EksositosisSel-sel dalam tubuh mensekresikan bahan kimia, melepaskan energi, mengusir limbah dan melaksanakan banyak fungsi lainnya. Dalam rangka melaksanakan fungsi-fungsi ini, sel-sel melaksanakan eksositosis dan endositosis. Ada banyak perbedaan eksositosis dan endositosis. Eksositosis adalah kebalikan dari endositosis.

2.3.1 Eksositosis Eksositosis adalah proses di mana sel mengusir molekul dan benda-benda lainnya yang terlalu besar untuk melewati struktur membran sel. Eksositosis merupakan proses pengeluaran zat dari dalam sel keluar sel. Sekret terbungkus kantong membran yang selanjutnya melebar dan pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau sel sekresi.Ini kebalikan dari endositosis dimana pembuangan bahan atau molekul dari vesikula pada permukaan sel ke luar sel. Dalam kasus eksositosis, air atau bahan kimia di dalam sel dikelilingi oleh vesikel. Vesikel ini mungkin kadang-kadang menarik molekul melalui membran. Lain waktu, vesikel mengelilingi molekul dan menelannya. Kemudian vesikel mengangkut sendiri menuju membran sel dan menempel untuk itu. Molekul-molekul yang akan didorong keluar kemudian dipaksa keluar dari membran selular.

Gambar 2.5. Proses Eksositosis

2.3.2 EndositosisSel mengambil ke dalam molekul, partikel atau molekul polar melalui membran plasma hidrofobik mereka. Endositosis dilakukan oleh banyak sel eukariotik untuk menelan partikel makanan, dengan memperluas membran plasma luar dan kemudian mengelilingi partikel makanan. Mekanisme dasar eksositosis atau endositosis kurang lebih sama. Vesikel yang digunakan untuk transportasi molekul. Vesikula adalah kantung kecil tertutup dalam membran di sekitar sel. Vesikel ini digunakan untuk penyimpanan dan transportasi makanan. Karena mereka tertutup dalam kantung, mereka mungkin memiliki komposisi internal yang sama sekali berbeda dari sel.

Gambar 2.5. Proses Endositosis

Sel-sel menggunakan tiga jenis proses untuk endositosis fagositosis,pinositosis danendositosis dimediasi reseptor. Fagositosis adalah saat sel mengambil dalam bakteri ataupartikelmakanan. Pinositosis saat sel mengambil dalam bahan cair. Dan endositosis dimediasi ketika molekul tertentu sepertilow density lipoprotein(LDL) yang diangkut melalui endositosis dimediasi reseptor.

Tabel 2.1 Membedakan Eksositosis dan EndositosisEksositosisEndositosis

Hasil eksositosis adalah mengusir molekul di luar sel.Endositosis membantu membawa molekul masuk sel.

Eksositosis menyebabkan kerusakan vesikel.Endositosis menyebabkan penciptaan vesikel.

Ada pelepasan enzim, hormon, protein dan glukosa untuk digunakan di bagian tubuh lainnya.Proses endositosis menerima nutrisi.

Mereka mungkin memiliki neurotransmitter dalam kasus sel-sel neuron.Sel menelan patogen dalam tubuh dan menghancurkan mereka.

Sel-sel berkomunikasi dengan sistem kekebalan tubuh atau mekanisme pertahanan dari sel atau badan dalam kasus infeksi.Endositosis digunakan untuk migrasi sel dan adhesi.

Eksositosis membantu dalam mengeluarkan sampah dari tubuh.Proses ini berfungsi sebagai reseptor sinyal.

BAB IIIPOTENSIAL MEMBRAN SEL

3.1 DefinisiPotensialmembranadalah perbedaan potensi listrik antar membran. Potensial membran merupakan hasil dari perbedaan konsentrasi potasium dan sodium antarmembran selyang dipelihara dengan asupanion. Sebagian besar pengeluaran energi tubuh saat beristirahat dikhususkan untuk mempertahankan potensial membran, yang sangat penting untuk transmisi impuls saraf, kontraksi otot, fungsi jantung, dan transportasi nutrisi danmetabolitke dalam dan keluarsel.

Gambar 3.1. Ion Yang Dibatasi Membran Sel

Tegangan yang melintas pada potensial membrane berkisar antara -20 hingga -200 miliVolt. Tanda minus pada nilai tersebut menyatakan bahwa di dalam sel bersifat lebih negative dibanding di luar sel. Potensial membrane bersifat seperti baterai, yaitu energy yang mempengaruhi lalu lintas semua substansi yang melewati membrane. Karena di dalam sel muatannya lebih negative disbanding diluar sel, maka potensial membrane mendukung transport aktif kation ke dalam sel dan anion ke luar sel.Jika tidak ada aliran ion yang melewati membrane sel, maka telah tercapai suatu kondisi keseimbangan, masa itu disebut membrane potensial yang istirahat. Keadaan keseimbangan secara kuantitatif dinyatakan dalam persamaan Nerst.

DenganV = Keseimbangan Potensial (volt)Co dan Ci= Konsentrasi ion di dalam dan di luar selR= Konstanta gas (2 cal mol-1 K-1)T= TemperaturK= Konstanta Faraday (2,3 x 104 cal V-1 mol-1)z= Valensi (muatan) ionln= Logaritmus

Pada sebuah sel yang dalam keadaan istirahat terdapat beda potensial di antara kedua sisi membrannya. Keadaan sel yang seperti ini disebut keadaan polarisasi. Bila sel yang dalam keadaan istirahat/ polarisasi ini diberi rangsangan yang sesuai dan dengan level yang cukup maka sel tersebut akan berubah dari keadaan istirahat menuju ke keadaan aktif. Dalam keadaan aktif, potensial membran sel mengalami perubahan dari negatif di sisi dalam berubah menjadi positif di sisi dalam. Keadaan sel seperti ini disebut dalam keadaan depolarisasi. Depolarisasi ini dimulai dari suatu titik di permukaan membran sel dan merambat ke seluruh permukaan membran. Bila seluruh permukaan membran sudah bermuatan positif di sisi dalam, maka sel disebut dalam keadaan depolarisasi sempurna.Setelah mengalami depolarisasi sempurna, sel selanjutnya melakukan repolarisasi. Dalam keadaan repolarisasi, potensial membran berubah dari positif di sisi dalam menuju kembali ke negatif di sisi dalam. Repolarisasi dimulai dari suatu titik dan merambat ke seluruh permukaan membran sel. Bila seluruh membran sel sudah bermuatan negatif di sisi dalam, maka dikatakan sel dalam keadaan istirahat atau keadaan polarisai kembali dan siap untuk menerima rangsangan berikutnya.Aktivitas sel dari keadaan polarisasi menjadi depolarisasi dan kemudian kembali ke polarisasi lagi disertai dengan terjadinya perubahan-perubahan pada potensial membran sel. Perubahan tersebut adalah dari negatif di sisi dalam berubah menjadi positif dan kemudian kembali lagi menjadi negatif. Perubahan ini menghasilkan suatu impuls tegangan yang disebutpotensial aksi(action potential). Potensial aksi adalah aliran ionik positif dan negatif yang bergerak di membran sel. Potensial aksi dari suatu sel akan dapat memicu aktivitas sel-sel lain yang ada di sekitarnya.Potensial aksi ditimbulkan oleh adanya sensasi yang dirasakan oleh tubuh. Sense, berarti otak mendapatkan informasi tentang keadaan lingkungan sekitar dan tubuh. Terdapat 5 rasa yang dapat kita terima yaitu bau, suara, rasa, sentuhan, dan cahaya. Saat ini sensasi dibagi menjadi dua, yaitu :A. General sense Dimana reseptornya secara luas tersebar di tubuh. General sense ini dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu : Somatic senseMenyediakan informasi sensorik tentang tubuh dan lingkungan sekitar, yang termasuk dalamnya adalah sentuhan, tekanan, suhu, propriosepsi, dan nyeri. Visceral senseMenyediakan informasi tentang keadaan organ internal, yang terutamanya nyeri dan tekanan.B. Special senseLebih mengkhusus pada struktur maupun penempatan pada organ tubuh. Yang termasuk dalam special sense adalah bau, rasa, suara, cahaya, keseimbangan.

3.2 Komponen Yang BerperanUntuk memahami lebih mendalam mengenai potensial aksi ini, kita perlu megetahui tentangkanal-kanal yang berperan. Pelaku utama yang menyebabkan peristiwa depolarisasi dan repolarisasi membran saraf selama potensial aksi adalahkanal natrium bergerbang voltase. Namun bukan berarti hanya kanal tersebut yang berperan.Kanal kalium bergerbang voltasejuga berperan penting dalam meningkatkan kecepatan repolarisasi membran. Dan kedua kanal ion ini akan menunjang pompa Na-K serta kanal kebocoran Na-K.

3.2.1Kanal Natrium Bergerbang VoltaseKanal natrium bergerbang voltase ini memiliki 3 keadaan yang berbeda. Kanal ini sendiri memiliki 2 gerbang, yaitu gerbang aktivasi yang berada dekat dengan sisi luar kanal, dan gerbang inaktivasi yang letaknya dekat dengan sisi dalam kanal. Keadaan saat potensial membran memiliki nilai -90 milivolt (potensial membran istirahat), gerbang aktivasi dari kanal ini tertutup, dengan tujuan untuk mencegah masuknya ion natrium melalui kanal ke bagian dalam serabut saraf. AktivasiKetika potensial membran istirahat menjadi kurang negatif bila dibandingkan dengan pada saat keadaan istirahat, potensial akan meningkat dari -90 milivolt menjadi 0, dan akhirnya mencapai suatu voltase (biasanya berkisar antara -70 dan -50 milivolt). Keadaan ini menyebabkan perubahan bentuk yang tiba-tiba pada gerbang aktivasi, yang mambalikkan gerbang sepenuhnya hingga posisi terbuka yang maksimal. Inilah yang disebut sebagai keadaan teraktivasi, yaitu ion natrium berdifusi melalui kanal, yang dapat meningkatkan permeabilitas natrium membran sebesar 500 5000 kali lipat InaktivasiKenaikan voltase yang sama besarnya dengan yang membuka gerbang aktivasi juga akan menutup gerbang inaktivasi. Walau begitu, gerbang inaktivasi menutup dalam waktu seperbeberapa puluh ribu detik setelah gerbang aktivasi terbuka. Dengan kata lain, perubahan bentuk yang membalikkan gerbang inaktivasi menajdi tertutup merupakan proses yang lebih lambat daripada proses perubahan bentuk yang membuka gerbang akivasi. Setelah kanal natrium tersebut terbuka dalam seperbeberapa puluh ribu detik, gerbang inaktivasi akan menutup dan ion natrium tidak lagi dapat berdifusi melewati membran. Pada saat iniliah potensial membran mulai pulih kembali ke keadaan istirahat, atau yang biasa disebut debagai tahap repolarisasi.Sifat penting lainnya mengenai potensial aksi adalah bahwa gerbang yang inaktif tidak akan membuka lagi, hingga potensial membran kembali ke atau mendekati nilai potensial membran istirahat yang normal. Oleh karena itu, tidaklah mungkin bahwa kanal ion natrium akan kembali terbuka sebelum adanya repolarisasi pada serabut saraf.

3.2.2Kanal Kalium Bergerbang VoltaseSelama keadaan istirahat, gerbang kanal ion kalium berada dalam keadaaan tertutup, dan ion kalium terhalangi untuk melewati kanal ini menuju keluar. Namun ketika potensial membran meningkat dari -90 milivolt menuju 0, perubahan voltase ini menyebabkan perubahan bentuk yang membuka gerbang dan memudahkan peningkatan difusi kalium keluar akson melewati kanal. Namun diakibatkan oleh sedikit lambatnya pembukaan kanal ionkalium ini, pada banyak bagian, kanal kalium hany aterbuka secara bersamaan ketika kanal natrium mulai tertutup akibat inaktivasi. Jadi, menurunnya jumlah natrium yang masuk ke dalam sel dan peningkatan pengeluaran kalium yang bersamaan waktunya dari sel secara bersama-sama mempercepat proses repolarisasi, dan menimbulkan pemulihan sempurna pada potensial membran dalam waktu seperbeberapa puluh ribu detik kemudian.

3.2.3Peran Ion Lain Terdapat ion-ion lain yang turut serta dalam proses membrane potensial, antara lain: AnionAnion tidak permeabel terhadap saluran membran, bertanggung jawab terhadap potensial negatif didalam sel jika ion positif bergerak keluar membran. Ion CaHampir seluruh sel tubuh memiliki pompa Ca, ion Ca bekerja sama atau menggantikan ion Na. Konsentrasi ion Ca diluar membran 10.000 kali lipat lebih besar daripada konsentrasi di dalam sel.e Sel tubuh (terutama otot jantung dan otot polos) juga memiliki kanal Na-Ca yang terbuka lebih lambat (10-20 kali lebih lambat dari saluran Na). Jika kadar ion Ca ekstra sel menurun, saluran Na menjadi lebih mudah terbuka (hanya dengan sedikit perubahan dari -90 mV). Jika kadar ion Ca 50% dibawah normal, bisa terjadi aksi potensial di saraf perifer meskipun tanpa rangsang dari luar.

3.3Mekanisme Potensial AksiPotensial aksi merupakan suatu perubahan cepat pada potensial membran yang menyebar sepanjang serabut saraf. Setiap potensial aksi dimulai dengan perubahan mendadak dari potensial membran negatif istirahat normal menjadi potensial positif dan kemudian berakhir dengan kecepatan yang hampir sama dan kembali ke potensial negatif. Untuk menghantarkan sinyal saraf, potensial aksi bergerak di sepanjang serabut saraf sampai tiba di ujung serabut.Tahapan potensial aksi adalah sebagai berikut :a) Tahap IstirahatTahap ini merupakan potensial membran istirahat yang ada sebelum terjadinya potensial aksi. Pada saat ini, membran dapat dikatakan terpolarisasi, karena selama tahap ini erlangsung, potensial membrannya bersifat negatif dengan nilai sekitar -90 milivolt.b) Tahap DepolarisasiPada tahap ini, membran secara tiba-tiba menjadi sangat permeabel terhadap ion natrium. Hal ini menyebabkan kanal ion natrium terbuka dengan sepat dan sejumlah besar ion natrium yang bermuatan positif berdifusi masuk ke dalam akson. Keadaan membran yang awalnya terpolarisasi dengan nilai -90 milivolt secara cepat menjadi semakin positif, karena difusi natrium sekaligus menetralisir keadaan tersebut. Hal ini meningkatkan potensial membran. Aktifnya kanal ion natrium pada awal depolarisasi memunculkan suatu feedbac positif, berupa trigger untuk terbukanya kanal-kanal ion natrium yang lain, sehingga natrium akan terus berdifusi ke dalam akson hingga tercapai konsentrasi tertentu.Pada serabut saraf besar (bermielin), sejumlah besar ion natrium yang berdifusi ke dalam akson tersebut menyebabkan potensial mencapai nilai 0, atau bahkan melampaui nilai 0 itu sendiri (menjadi sedikit positif). Namun pada serabut saraf kecil (tidak bermielin), difusi ion natrium hanya mampu menyebabkan potensial membran meningkat hingga nilai dibawah 0, dan tidak pernah melampaui sampai keadaan positif.c) Tahap RepolarisasiTahapan ini berlangsung setelah tahap depolarisasi berakhir, dan membran menjadi lebih permeabel terhadap ion kalium. Berakhirnya tahap depolarisasi adalah ketika kanal ion natrium tertutup dengan cepat yang diikuti oleh pembukaan kanal ion kalium secara lambat. Saat kanal ion kalium telah terbuka secara sempurna, sejumlah besar ion kalium akan berdifusi keluar akson secara cepat. Hal ini menyebabkan potensial membran yang tadinya menjadi positif karena depolarisasi kembali bersifat negatif, dan ketika sifat negatif itu telah dicapai, kanal ion kalium akan kembali menutup secara lambat.d) HiperpolarisasiSetelah tahap repolarisasi berakhir, dikenal suatu kondisi yang disebut positive after potential. Keadaan ini merupakan kondisi potensial membran yang lebih negatif dari kondisi istirahat. Terjadi beberapa milidetik setelah berakhirnya potensial aksi, terjadi akibat lambatnya penutupan kanal ion K dan merupakan istilah yang salah kaprah akibat faktor historis dalam pengukuran para ilmuan terhadap aksi potensial membran.

BAB IVCELL COMMUNICATION

4.1Pengertian Dan Tujuan Komunikasi SelKomunikasi sel adalah penyampaian pesan atau sinyal dari satu sel ke sel yang lain yangmenimbulkan respon.Tujuan komunikasi sel secara umum adalah mengatur dan mengendalikan sel sehingga dapat mempertahankan keseimbangan (homeostasis) serta, untuk memperlancar proses metabolisme, pertumbuhan danperkembangan.Komunikasi pada multiseluler bertujuanuntuk mengkoordinasi aktivitas sel sehingga sel dapat tumbuh dan berkembang menjadi sebuah jaringan. Pada uniseluler komunikasi bertujuan untuk mengidentifikasi sinyalsinyal kimiawi untuk mengawali proses perkawinan. Tujuan komunikasi sel juga untuk menghasilkan, mengenali, dan menginterpretasikan dan bereaksi terhadap isyarat yang ada di lingkungan sel, selanjutnya memastikan suatu pesan dapat dikonversi dari 1 bentuk ke bentuk lainnya selama perjalanannya dan masih mempertahankan isi pesan (sinyal transduksi).

4.2Komponen Komunikasi SelDalam proses komunikasi sel, terdapat komponen-komponen yang membantu, antara lain: Molekul Sinyal (Ligan) Ligan yang dapat berwujud bahan kimia ataupun sinyal listrik. Terdapat dua macam sinyal antara lain Sinyal Larut air yang tertangkap di permukaan sel, contohnya Insulin, Glukagon, Cytokines, Growth factor, Vasopressin, dll. Kemudian sinyal tidak larut air yang perlu protein pembawa hingga terjadi pelepasan sinyal, contohnya Steroids (cortisol, estrogen, testosterone), Thyroid hormone, Vitamin D, Retinoic acid, dll. Kemudian terdapat dua macam ligan, antara lain Ligan Lipofilik yang dapat menembus membran untuk kemudian ditangkap reseptor intraseluler, kemudian terdapat Ligan Lipofobik yang tidak menembus membran dan ditangkap oleh reseptor membran. Reseptor Merupakan bagian sel yang mengenal dan dapat menerima sinyal, yaitu intraselular reseptor menangkap ligan yang menembus membrane dan reseptor membrane menangkap ligan yang tidak dapat menembus membrane sel. Isyarat molekul internalMengubah (transduser) isyarat asli ke dalam perilaku selular atau Second messenger yang selanjutnya akan mengaktifkan protein lain untuk proses respon selanjutnya. ResponMerupakan gerakan yang diharapkan dari pemberian sinyal, untuk mendapatkan respon maka diperlukan efektor di dalam sel. Contoh respon yang diharapkan seperti sintesis protein, pembelahan, regulasi perubahan metabolisme, perubahan bentuk sel, perubahan ekspresi gen. InhibitorMerupakan faktor penghambat yang menghentikan proses persinyalan agar tidak terus menerus melakukan respon ketika respon tersebut sudah tidak diperlukan.

4.3Macam PersinyalanPersinyalan terbagi atas beberapa macam cara komunikasi antar sel. Signalling juktakrinSignalling juktakrinmerupakan komunikasi dua sel yang berdekatan dengan membentukporiyang menghubungkan kedua sel tersebut sehingga ion dan molekul terkecil dapt melaluiporiyang terbentuk.

Gambar 4.1. Pensinyalan Juxtakrin Signalling autokrinSignalling autokrinsel atau sel-sel merespons molekul yang di sekresikannya sendiri. Signal ini juga dijumpai pada sel-sel tumor yang mensekresi faktor pertumbuhan secara berlebihan hingga menginduksi proliferasi sel yang tidak terkendali. Ini menyebabkan terbentuknyamassatumor yang dapat menekan jaringan atau organ yang ada disekitarnya.

Gambar 4.2. Pensinyalan otokrin Signalling ParakrinSignalling parakrin, merupakan komunikasi antar sel jarak pendek. Sel signal mensekresi molekul signal targetnya pada sel-sel yang berdekatan dengan sel signal. Misalnya epinefrin merupakan neutotransmiter yang dilepaskan oleh satu sel saraf ke sel saraf lainnya atau sel saraf ke efektor pada otot rangka ( merangsang atau menghambat konstraksi). Yang kemudian dapat berikatan dengan reseptor membran pada sel-sel target yang ada di sekitarnya dan menginduksi perubahan di dalam sel target.

Gambar 4.3. Pensinyalan Parakrin Signalling EndokrinSignalling endokrinmerupakan contoh komunikasi antar sel jarak jauh karena sel signal terletak dilokasi yang relatif jauh dari sel target. Dalam signal ini molekul signalnya adalah hormon. Molekul signal dapat sampai ke sel target karena ditransfor melalui darah atau cairan ektraseluler lainnya. Signalling endokrin misalnya terjadi pada siklus reproduksi wanita. Hormon yang terlibat dapat berupa peptida atau steroid. Hormonpeptida misalnya FSH, LH,follicle stimulating hormon, Lutenizing Hormon, Chorionic Gonadotropin. Sedangkan hormon teroid misalnya estrogen dan progesteron.

Gambar 4.4. Pensinyalan Endokrin Signaling SinaptikPensinyalan Sinaptik merupakan komunikasi sel yang melibatkan sinaps (sinaps = celah) atau celah antar neuron. Secara umum Sel Presinaptik melepas neurotransmitter ke sinapsis yang kemudian diterima oleh Sel target (Presinaptik).Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain.

Gambar 4.5. Pensinyalan Sinaptic4.4Macam PersinyalanBerbeda dengan bentuk pensinyalan, persinyalan hubungannya dengan reseptornya.

Gambar 4.6. 7 Bentuk Persinyalana. Reseptor terkait Protein-GProtein G bekerja dengan cara mentransfer / memecah nukleotida GNP (Guanosin Trifosfat) menjadi GDP (Guanosin Difosfat) untuk melakukan pengaktifan protein molekul tidak masuk kedalam sel.

Gambar 4.7. Bentuk Persinyalan terkait Protein-G

Subunit G-protein aktivasi : , bagian berikatan dengan GTP dan , bagian yang berikatan dengan reseptorAlur prosesnya antara lain: Guanosin trifosfat Guanosin difosfat aktivasi protein lain(protein efektor) enzim melakukan reaksi kimia larut dalam sitosol molekul kecil (second messenger) terdapat di sitosol aktivasi protein sitoplasma bergerak masuk ke nukleus mempengaruhi DNA (faktor transkripsi) ekspresi gen

b. Reseptor SitokinLigan: Interfering, erythropoietin, GH, beberapa interleukin (IL-2, IL-4)Reseptor: Single Transmembrane helix, conserved multi, strand fold in extra cell domain IAN KinaseReseptor Sitokin dihasilkan darah : limfosit, dll.

Gambar 4.7. Bentuk Persinyalan terkait Reseptor Sitokin

Prinsip Kerja : Reseptor di permukaan sel Permukaan protein yang menonjol di permukaan Permukaan protein yang menonjol didalam (domain intrasel) Reseptor Sitokin berfosforilasi Aktif jadi enzim (aktivitas enzimatik) Enzim Kinase (untuk fosforilasi pada protein sitosol) enzim cocok/ substrat Protein aktif Masuk nukleus Mengaktifkan transkripsi dan translasi gen

c. Reseptor Tirosin KinaseProtein menangkap sinyal menjadi enzim kemudian mengaktifkan protein lain

Gambar 4.8. Bentuk Persinyalan terkait Reseptor Tirosin KinaseMekanisme :Sinyal datang tirosin aktif fosforilase(demeriasi) bentuk biner aktivitas protein efektor aktivasi respon respond. Reseptor TGFReseptor TGF merupakan faktor pertumbuhan sehingga merangsang pembelahan penggandaan selLigan: Transforming Growth Factor Super Family (TGF, BMPs), Activin, Inhibins(mamalia), Dpp(drosophila)Reseptor: Aktivitas serine/threoninekinase bagian dalam (Tipe I dan II) tonjolan dalam

Gambar 4.8. Bentuk Persinyalan terkait Reseptor TGFCara Kerja:Menangkap sinyal Aktivasi protein sitosol tertentu protein aktif gen tertentu ekspresi genSignal Transduction : direct smadSmad : Sma (Caenorhabditis degans) Mad (Drosophila)

4.5Komunikasi Antar Sel Dalam OrganismeDi dalam tubuh, terdapat tiga metode komunikasi antar sel, yaitu: Kontak LangsungAdalah 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.

Komunikasi lokalAdalah 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). Komunikasi jarak jauhAdalah 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.

4.6Tahapan Komunikasi SelProses komunikasi sel dibagi menjadi tiga tahap, yaitu :a) Penerimaan (reseption) , merupakan pendeteksian sinyal yang datang dari luar sel oleh sel target. Sel kimiawi terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler, biasanya pada permukaan sel yang bersangkutan.

b) Transduksi, diawali dengan pengikatan molekul sinyal mengubah protein reseptor. Tahap transduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat menimbulkan respon seluler spesifik. Pada system Sutherland, pengikastan epinefrin kebagian luar protein reseptor dalam membrane plasma sel hati berlangsung melalui serangkaian langka untuk mengaktifkan glikogen fosforilase. Transduksi ini kadang-kadang terjadi dalam satu langkah, tetapi lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang berbeda (jalur transduksi) sinyal. Molekul di sepanjang jalur itu sering disebut molekul relay.Transduksi sinyal meliputi aktifitas sebagai berikut:1)Pengenalan berbagai sinyal dari luar terhadap reseptor spesifik yang terdapat pada permukaan membran sel.2)Penghantaran sinyal melalui membran sel ke dalam sitoplasma.3)Penghantaran sinyal kepada molekul efektor spesifik pada bagian membran sel atau efektor spesifik dalam sitoplasma. Hantaran sinyal ini kemudian akan menimbulkan respon spesifik terhadap sinyal tersebut. Respon spesifik yang timbul tergantung pada jenis sinyal yang diterima. Respon dapat berupa peningkatan atau penurunan aktifitas enzim-enzim metabolik, rekonfigurasi sitoskeleton, perubahan permeabilitas membran sel, aktifasi sintesa DNA, perubahan ekspresi genetik atupun program apoptosis.4)Terputusnya rangkaian sinyal. Terjadi apabila rangsangan dari luar mulai berkurang atau terputus. Terputusnya sinyal juga terjadi apabila terdapat kerusakan atau tidak aktifnya sebagian atau seluruh molekul penghantar sinyal. Informasi yang terjadi akan melewati jalur rangsang (signal transduction pathway) yang terdiri dari berbagai protein berbeda atau molekul tertentu seperti berbagai ion dan kanalnya, berbagai faktor transkripsi, ataupun berbagai tipe sububit regulator. Setiap protein yang terlibat pada jalur ini mampu menghambat atau mengaktifasi protein yang berada dibawah pengaruhnya (down stream). Protein utama yang terlibat dalam jalur rangsang pada umumnya adalah kinase dan posphatase, yang beberapa diantaranya merupakan protein yang terdapat/larut dalam sitoplasma. Kedua protein ini mampu melepaskan atau menerima grup posphat dari protein lain sehingga proses penghantaran atau penghentian sinyal dapat berlangsung.

c) Respon, pada tahap ketiga pensinyalan sel, sinyal yang ditransduksi akhirnya memicu respon seluler spesifik. Respon ini dapat berupa hampir seluruh aktivitas seluler seperti katalisis oleh suatu enzim, penyusunan ulang sitoskeleton, atau pengaktivan gen spesifik di dalam nucleus.proses pensinyalan sel mebantu memastikan bahwa aktivitas penting sperti ini terjadi pada sel yang benar, pada waktu yang tepat, dan pada koordinasi yang sesuai dengan sel lain dalam organisme bersangkutan.

4.7 Second MessengerSecond Messenger merupakan jalur persinyalan yang melibatkan molekul atau ion kecil non protein yang terlarut-air. Sedangkan molekul sinyal ekstraseluler yang mengikat reseptor membrane merupakan first messenger. Karena second messenger itu kecil dan terlarut dalam air, data second messenger segera menyebar ke seluruh sel dengan berdifusi. Second messenger berperan serta dalam jalur yang diinisiasi reseptor terkait protein-G maupun reseptor tirosin-kinase. Dua second messenger yang paling banyak digunakan ialah:

AMP siklikSecond messenger ini yang membawa sinyal yang diinisiasi epinefrin dari membrane plasma sel hati atau otot ke bagian dalam sel, dimana sinyal itu menyebabkan pemecahan glikogen. Pengikatan epinefrin pada membrane plasma sel hati akan meningkatkan senyawa adenosine monofosfat siklik, yang disingkat AMP siklik atau cAMP. cAMP ini diaktifkan oleh adenilat siklase yang mengkatalisa perombakan ATP. cAMP atau aliran ion tadi dapat membuat perubahan pada perilaku sel, dan mereka disebut messenger sekunder atau mediator intraseluler yang mana akan merangsang metabolisme sel lewat aktivitas protein kinase. Ion kalsiumBanyak molekul sinyal pada hewan, termasuk neurotransmitter, factor pertumbuhan, dan sejumlah hormone, menginduksi respon pada sel targetnya melalui jalur transduksi sinyal yang meningkatkan konsentrasi ion kalsium sitosolik. Peningktan konsentrasi ion kalsium sitosolik menyebabkan banyak respon pada sel hewan. Sel menggunakan ion kalsium sebagai second messenger dalam jalur protein-G dan jalur reseptor tirosin kinase. Dalam merespon sinyal yang direlai oleh jalur transduksi sinyal, kadar kalsium sitosolik mungkin meningkat, biasanya oleh suatu mekanisme yan melepas ion kalsium dari RE biasanya jauh lebih tinggi daripada konsentrasi dalam sitisol. Karena kadar kalsium sitosolit rendah, perubahan kecil pada jumlah absolute ion akan menggambarkan persentase perubahan yang relative tinggi pada konsentrasi kalsium.

BAB VKELISTRIKAN TUBUH MANUSIA

5.1 PendahuluanIlmu yang mempelajari kelistrikan dalam tubuh manusia disebut biolistrik. Biolistrik sebagai energy yang bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini di hasilkan oleh salah satu organel yang bernama mitchondria melalui proses respirasi sel. Biolistrik juga merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu menghasilkan potensial listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan lapisan tipis muatan negative pada permukaan dalam bidang batas/ membran. Pada biolistrik ada dua aspek yang memegang peranan penting adalah, Kelistrikan dan kemagnetan yang timbul dalam tubuh manusia Penggunaan listrik dan dan magnet pada permukaan tubuh manusiaKelistrikan yang dimaksud adalah segala sesuatu yang berkaitan dengan muatan-muatan, ion-ion yang terdapat dalam tubuh dan medan listrik yang dihasilkan oleh ion-ion dan muatan muatan tersebut serta tegangan yang dihasilkan. Ada dua hukum dalam biolistrik, yaitu Hukum Ohm dan Hukum Joule. Hukum Ohm menyatakan bahwa :Perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati, dan berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor.

Dimana, R : Hambatan (), I : Kuat arus (ampere), V : Tegangan (Volt).

Hukum joule menyatakan bahwa :Arus listrik yang melewati konduktor dengan beda potensial (V), dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas.

Dimana, Q : Energi panas yang ditimbulkan (joule), V: Tegangan (Volt), I : Arus (A), t : Waktu lamanya arus mengalir (second).

Tegangan (voltage) listrik atau sering disebut potensial listrik dapat dihasilkan oleh sel-sel tubuh. Tegangan yang dihasilkan disebut sebagai tegangan-bio atau biopotensial. Tegangan yang paling besar dihasilkan oleh sel-sel saraf (nerve) dan sel-sel otot (muscle). Tegangan yang terjadi pada sel, (selanjutnya disebut tegangan sel (cell potentials)), terus menerus terjaga keberadaannya, dan untuk menjaganya, sejumlah besar energi dibutuhkan. Jadi, energi yang disuplai ke dalam tubuh, sebanyak paling tidak 25% digunakan untuk menjaga kehadiran tegangan pada sel.Tegangan (voltage) listrik atau sering disebut potensial listrik dapat dihasilkan oleh sel-sel tubuh. Tegangan yang dihasilkan disebut sebagai tegangan-bio atau biopotensial. Tegangan yang paling besar dihasilkan oleh sel-sel saraf (nerve) dan sel-sel otot (muscle). Tegangan yang terjadi pada sel, (selanjutnya disebut tegangan sel (cell potentials)), terus menerus terjaga keberadaannya, dan untuk menjaganya, sejumlah besar energi dibutuhkan. Jadi, energi yang disuplai ke dalam tubuh, sebanyak paling tidak 25% digunakan untuk menjaga kehadiran tegangan pada sel.

5.2Kelistrikan Tubuh Kelistrikan dalam tubuh manusia ditimbulkan dari aktivitas system saraf dan organ tubuh manusia dalam bekerja melakukan fungsinya masing-masing.

5.2.1Sistem Syaraf dan NeuronSistem saraf dibagi dalam dua bagian yaitu sistem saraf pusat dan sistem saraf otonom.a.Sistem Saraf Pusat Terdiri dari otak, medulla spinalis dan saraf perifer. Saraf perifer ini adalah serat saraf yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis disebut saraf afferen, sedangkan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak dan medulla spinalis ke otot serta kelenjar disebut saraf efferen.Otak merupakan alat tubuh yang sangat penting dan sebagai pusat pengatur dari segala kegiatan manusia. Otak terletak di dalam rongga tengkorak, beratnya lebih kurang 1/50 dari berat badan. Bagian utama otak adalah otak besar (Cerebrum), otak kecil (Cerebellum), dan batang otak. Otak besar merupakan pusat pengendali kegiatan tubuh yang disadari. Otak kecil terletak di bagian belakang otak besar, tepatnya di bawah otak besar. Otak kecil berfungsi sebagai pengatur keseimbangan tubuh dan mengkoordinasikan kerja otot ketika seseorang akan melakukan kegiatan.Batang otak terletak di depan otak kecil, di bawah otak besar, dan menjadi penghubung antara otak besar dan otak kecil, disebut dengan sumsum lanjutan atau sumsum penghubung. Fungsi dari batang otak adalah mengatur refleks fisiologis, seperti kecepatan napas, denyut jantung, suhu tubuh, tekanan, darah, dan kegiatan lain yang tidak disadari.Sumsum tulang belakang terletak memanjang di dalam rongga tulang belakang, mulai dari ruas-ruas tulang leher sampai ruas-ruas tulang pinggang yang kedua. Di dalam sumsum tulang belakang terdapat saraf sensorik, saraf motorik, dan saraf penghubung. Fungsinya adalah sebagai penghantar impuls dari otak dan ke otak serta sebagai pusat pengatur gerak refleks.

b.Sistem Saraf Otonom Serat saraf ini mengatur organ dalam tubuh. Misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar. Pengontrolan ini dilakukan secara tidak sadar. Untuk menanggapi rangsangan, tiga komponen yang harus dimiliki oleh sistem saraf, yaitu: Reseptor, adalah alat penerima rangsangan atau impuls. Pada tubuh kita yang bertindak sebagai reseptor adalah organ indera. Penghantar impuls, dilakukan oleh saraf itu sendiri. Saraf tersusun dari berkas serabut penghubung (akson). Pada serabut penghubung terdapat sel-sel khusus yang memanjang dan meluas. Sel saraf disebut neuron. Efektor, adalah bagian yang menanggapi rangsangan yang telah diantarkan oleh penghantar impuls. Efektor yang paling penting pada manusia adalah otot dan kelenjar.Struktur dasar dari sistem saraf disebut dengan neuron atau sel saraf. Suatu sel saraf (neuron) merupakan bagian terkecil dalam suatu skema saraf dan berfungsi untuk menerima, menginterpretasi, dan menghantarkan pesan listrik atau aliran listrik. Sel saraf terdiri dari tubuh serta serabut yang menyerupai ranting. Serabutnya juga terdiri dari 2 macam, yaitu dendrit dan akson. Ada banyak jenis neuron, pada dasarnya neuron terdiri dari sel-sel tubuh yang menerima aliran listrik dari neuron lain melalui kontak yang disebut sinapsis yang terletak di dendrit atau pada tubuh sel.

Gambar 5.1. Struktur Neuron

Neuron bergabung membentuk suatu jaringan untuk mengantarkan impuls (rangsangan). Satu sel saraf tersusun dari badan sel, dendrit, dan akson. Badan sel saraf merupakan bagian yang paling besar dari sel saraf yang berfungsi untuk menerima rangsangan dari dendrit dan meneruskannya ke akson. Dendrit adalah serabut sel saraf pendek dan bercabang- cabang. Dendrit berfungsi untuk menerima dan mengantarkan rangsangan ke badan sel. Akson adalah serabut sel saraf panjang yang merupakan perjuluran sitoplasma badan sel. Di dalam akson terdapat benang-benang halus yang disebut neurofibril.Ada tiga macam sel saraf yang dikelompokkan berdasarkan struktur dan fungsinya, yaitu: Sel saraf sensorik, adalah sel saraf yang berfungsi menerima rangsangan darireseptor yaitu alat indera. Sel saraf motorik, adalah sel saraf yang berfungsi mengantarkan rangsangan ke efektoryaitu otot dan kelenjar. Rangsangan yang diantarkan berasal atau diterima dari otak dan sumsum tulang belakang. Sel saraf penghubung, adalah sel saraf yang berfungsi menghubungkan sel saraf satudengan sel saraf lainnya. Sel saraf ini banyak ditemukan di otak dan sumsum tulang belakang.

5.2.2Kelistrikan Saraf dan SelDalam bidang neuroanatomi dibicarakan kecepatan impuls serat saraf dimana serat saraf yang berdiameter besar mempunyai kemampuan menghantar impuls lebih cepat dari pada serat saraf yang berdiameter kecil. Serat saraf ada 2 tipe yakni bermyelin dan tanpa miyelin. Akson tanpa myelin berdiameter 1 mm dengan kecepetan hantar 20 -50 m/s dibandingkan akson bermyelin dengan diameter 1 m memiliki kecepatan hantar 100 m/s.Kalau ditinjau besar kecilnya serat saraf maka serat saraf dapat dibagi dalam tiga bagian yaitu, Serabut saraf Tipe A adalah akson terbesar, dengan diameter berkisar antara 4 sampai20 m. Serat ini adalahakson bermielinyang membawapotensial aksi dengankecepatan mencapai 140 meter per detik, atau lebih dari 300 mph.2. Serabut saraf Tipe B adalah akson bermielin yang lebih kecil, dengan diameter antara2-4 m. Kecepatan propagasinya rata-rata sekitar 18 meter per detik, atau sekitar 40mph.3. Serabut saraf Tipe C tidak bermielin dan dimaternya kurang dari 2 m. Akson inimempropagasi aksi potensial pada kecepatan santai 1meter per detik, atau 2 mph.Sel memiliki membrane sel. Di dalam membrane sel terdapat Ion Na, K, Cl dan Protein A-. membrane sel memiliki kemampuan memindahkan ion dari sisi satu ke sisi lain dengan istilah aktifitas kelistrikan sel. Dalam keadaan normal ion Na+ di luar sel jumlahnya lebih banyak dibanding ion Na+ di dalam sel. Jika konsentrasi Ion Na+ dalam sel lebih banyak dibanding di luar sel, maka terjadi beda potensial listrik di dalam sel sehingga di dalam sel bermuatan lebih positif. Keadaan tersebut disebut potensial membrane positif.

Gambar 5.2 Beda jumlah dan muatan Ion di Dalam dan di luar sel

Urutan tahap kelistrikan sel adalah sebagai berikut:a. Tahap Istirahat (Resting Membrane Potential)Tahap ini adalah tahap potensial membran istirahat, sebelum terjadinya potensial aksi.b. Tahap DepolarisasiMembran tiba-tiba menjadi permeable terhadap ion NA sehingga banyak sekali ion NA mengalir ke dalam akson.Keadaan polarisasi normal sebesar -90mV akan hilang dan potensial meningkat dengan arah positif. Keadaan ini disebut depolarisasi.c. Tahap RepolarisasiTahap ini, dalam waktu yang sangat singkat sekalisesudah membran menjadi permeable terhadap ion NA, saluran NA mulai tertutup dan saluran K terbuka lebih daripada normal. Kemudian difusi ion K yang berlangsung cepat ke bagian luar akan membentuk kembali potensial membran istirahat negatif yang normal. Peristiwa ini disebut repolarisasi membran.Aktivitas sel dari keadaan polarisasi menjadi depolarisasi dan kemudian kembali ke polarisasi lagi disertai dengan terjadinya perubahan-perubahan pada potensial membran sel. Perubahan tersebut adalah dari negatif di sisi dalam berubah menjadi positif dan kemudian kembali lagi menjadi negatif. Perubahan ini menghasilkan suatu impuls tegangan yang disebut potensial aksi (action potential). Potensial aksi dari suatu sel akan dapat memicu aktivitas sel-sel lain yang ada di sekitarnya.Dalam keadaan istirahat, antara sisi dalam dan luar membran sel terdapat suatu beda potensial yang disebut dengan potensial istirahat sel (cell resting potential). Potensial ini berpolaritas negatif di sisi dalam dan positif di sisi luar membran sel.

5.2.3Perambatan Potensial AksiPotensial aksi dapat terjadi apabila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi itu sendiri mempunyai kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel membran untuk mencapai nilai ambang. Dengan demikian dapat terjadi perambatan potensial aksi ke segala jurusan sel membran, keadaan ini disebut perambatan potensial aksi atau gelombang depolarisasi.

Gambar 5.3. Grafik Tingkat Refrakter

Setelah timbul potensial aksi, sel membran akan mengalami repolarisasi. Proses repolarisasi sel membran disebut sebagai suatu tingkat refrakter. Tingkat refrakter ada dua fase yaitu periode refrakter absolut dan periode refrakter relatif. Periode refrekter absolutSelama periode ini tidak ada rangsangan, tidak ada unsur kekuatan untuk menghasilkan potensial aksi yang lain. Periode refrekter relatifSetelah sel membran mendeteksi repolarisasi seuruhnya maka dari periode refrekter absolut akan menjadi periode refrekter relatif, dan apabila ada stimulasi/rangsangan yang kuat secara normal akan menghasilkan potensial aksi yang baru.Sel membrane setelah mencapai potensial membrane istirahat, sel membran tersebut telah siap untuk menghantarkanimpuls yang lain.Gelombang depolarisasi setelah mencapai ujung dari saraf atau setelahterjadi depolarisasi seluruhnya, gelombang tersebut akan berhenti dan tidakpernah ada aliran balik kearah mulainya datang rangsangan.5.2.4Kelistrikan Pada Sinapsis dan Neuromyal JunctionHubungan antara dua buah syaraf disebut sinapsis. Ujung akhir saaraf pada sel otot/ hubungan syaraf otot disebur Neuromyal Junction. Baik sinapsis maupun neuromyal junction mempunyai kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengam cara lompat dari satu sel ke sel yang berikutnya. Gelombang depolarisasi ini penting pada sel membrane otot, oleh karena pada waktu terjadi depolarisasi, zat kimia yang terdapat pada otot akan melakukan trigger/ bergetar berdenyut menyebabkan kontraksi otot. Setelah depolarisasi berakhir akan terjadi repolarisasi sel otot dimana otot akan mengalami relaksasi.

Gambar 5.4. Sinapsis dan Neuromyal Junction

5.2.5Gelombang Potensial AksiGelombang potensial aksi terbagi atas 3 bentuk gelombang yang berasal dari akson, sel otot bergaris dan sel otot jantung. Bentuk gelombang nya antara lain sebagai berikut: Bentuk Gelombang potensial aksi dari akson

Gambar 5.5. Bentuk Gelombang Potensial Aksi Akson Gelombang potensial aksi dari sel otot bergaris

Gambar 5.6. Bentuk Gelombang Potensial Aksi Sel Otot Bergaris

Gelombang potensial aksi dari sel otot jantung

Gambar 5.7. Bentuk Gelombang Potensial Aksi Sel Otot Jantung

5.3 ElektrodaUntuk mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda. Kegunaan dari elektroda untuk memindahkan transmisi ion sel tubuh ke penyalur elektron. Bahan yang dipakai sebagai elektroda adalah perak dan tembaga. Apabila sebuah elektroda tembaga dan sebuah elektroda perak di celupkan dalam sebuah larutan misalnya larutan elektrolit seimbang dengan cairan badan/tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara kedua elektroda ituPerbedaan potensial ini kira-kira sama dengan perbedaan antara potensial kontak kedua logam tersebut disebut potensial offset elektroda. Apabila ada elektroda tembaga dan elektroda perak ditempatkan dalam bak berisi elektrolit akan terdapat perbedaan potensial sebesar 0,80-0,30=0,46 V. Perbedaan potensial sebesar 0,46 dapat dijumpai bila kedua tangan penderita terhubung elektroda tembaga dan elektroda perak pada input instrumen yang dipakai untuk pengukuran . Namun dalam prakteknya, perbedaanpotensial offsetelektroda harus dibuatsekecilmungkin/ mendekatinol,akantetapi selalu tidak mungkin dan akan terjadi drift.Untuk mendapatkan potensial offset elektroda sekecil mungkin,elektroda tidak disambung pada amplimier tegangan searah melainkan dilapisi pasta /jelly. Dan dalam pemilihan bahan sebagai elektroda sangat penting terutama bahan elektroda dapat disterilkan (oleh karena pemakaian terus menerus terhadap berbagai penderita) dan tidak mengandung racun. Untuk pilihan utama adalah perak (Ag) dan ditutupi lapisan tipis perak chloride (AgCl). Syarat perancangan elektroda yang digunakan ke tubuh manusia adalah harus tidak dari bahan yang dapat meracuni tubuh dan nantinya elektroda tersebut harus dapat disterilkan.Bentuk elektroda penting artinya pada waktu pemilihan dan dalam pemakaian. berikut beberapa bentuk elektroda : Elektroda jarum (mikro elektroda)Berbentuk konsentrik (concentric elektroda). Elektroda berbentuk jarum inidipergunakan untuk mengukur aktivitas motorik unit tunggal. Elektroda terbuat dari baja anti karat

Gambar 5.8. Elektroda Jarum Elektroda mikropipetElektroda ini dibuat berbahan gelas. Cara pembuatannya pipa gelas dipanaskan kemudian ditarik cepat-cepat kemudian ujung gelas tersebut dipotong. Diameter elektroda ini berukuran tidak lebih dari 0,5 um. Didalam pipa diisi elektrolit sehingga diperoleh kontak penyaluran yang baik dengan kawat perak sehingga dapat dipergunakan untuk menyalukan potensial ke dalam sebuah sel. Elektroda sesungguhnya terdiri dari larutan elektrolit yang berada di ujung kapiler. Tahanan elektroda sebesar 10M tetapi sering pula mempunyai tahanan yang lebih tinggi lagi. Kegunaan elektroda ini untuk mengukur potensial biolistrik dekat/ didalam sebuah sel.

Gambar 5.9. Elektroda Mikropipet

Elektroda Permukaan Kulit Elektroda permukaan kulit merupakan elektroda yang direkatkan di permukaan kulit untuk menangkap sinyal listrik tubuh. Umumnya terbuat dari metal/ logam yang tahan karat. Misalnya perak, nikel atau alloy. Berikut beberapa macam elektroda permukaan kulit.a) Elektroda plat, dipakai untuk mengukur potensial listrik permukaan tubuh EKG, EEG dan EMG. Di daerah yang akan diletakkan elektroda digosok dengan saline solution (air garam fisiologis). Pemakaian saline solution kemudian diganti dengan jelly atau pasta (suatu elektrolit).

Gambar 5.10. Elektroda Plat

b) Suction cup elektroda, merupakan suatu bentuk electrode tua atau kuno yang hingga kini masih dipergunakan pada waktu melakukan pemeriksaan dengan alat EKG.

Gambar 5.11. Elektroda Suction Cupc) Floating Elektroda, merupakan elektroda baru. Prinsip dari elektroda ini dibuat agar mencegah kontak langsung antara logam dan kulit. Dalampemakaianya masih menggunakan elektrolit pasta atau jelly.

Gambar 5.12. Elektroda Floating

d) Ear clip elektroda, merupakan electrode yang menjadi reference pada pengukuran EEG atau EKG.

Gambar 5.13. Elektroda Ear Clip

e) Elektroda Batang, merupakan elektroda yang dipakai sebagai reference pada waktuperekamanEKGatauEEG dan EGG.

Gambar 5.14. Elektroda Batang

5.4 Isyarat Listrik Tubuh Setiap organ tubuh manusia menghasilkan isyarat listrik dengan cara penyadapan dan elektrodanya masing-masing. Berikut beberapa alat pendeteksian isyarat tubuh berikut fungsinya. Elektromiograph (EMG), digunakan untuk mencatat potensial otot selama pergerakan otot-otot. Hasil perekaman berupa electromyogram yang menampilkan gelombang pendeteksian potensial listrik otot. Elektroneuromyograph (ENMG), digunakan untuk pemeriksaan keadaan saraf perifer dan otot. Elektroretinograph (ERG), digunakan untuk mencatat bentuk kompleks potensial biolistrikyang terdapat pada retina mata melalui rangsangan cahaya pada retina Elektrookulograph (EOG), digunakan untuk mencatat atau mengukur berbagai potensial pada kornea-retina sebagai akibat perubahan posisi dan gerakan mata. Elektroensefalograph (EEG), digunakan untuk mencatat isyarat listrik pada otak. Elektrocardiograph (ECG), digunakan untuk mencatat isyarat listrik jantung Elektrogastrograph (EGG), digunakan untuk mencatat isyarat listrik otot organ pencernaan

Daftar Pustaka

Brunner & Suddart. 2007. Buku Ajar Keperawatan Medical Bedah Edisi 8 Volume 3. Jakarta: EGC

Campbell, N.A., reece, J. B., Mitchell, L. G. 2000. Biologi. Editor Safitri, A., Simarmata, L., hardadi, H.W. Diterjemahkan oleh Penerbit Erlangga, Jakarta

Djuanda, Adhi. 2005. Ilmu Penyakit Kulit Dan Kelamin. Jakarta : EGC

Gabriel, J.F.1996. Fisika Kedokteran. Jakarta : EGC

Rahariyani, Lutfia Dwi. 2007. Buku Ajar Asuhan Keperawatan. Jakarta : EGC

Setiadi. 2007. Anatomi & Fisiologi Manusia. Jakarta : EGC

Alim, Tantri. 2012. Komunikasi Antar Sel. Sumber (http://www.biologi-sel.com/2012/11/komunikasi-antar-sel.html). Diakses tanggal 7 april 2015.

Anonym. 2011. Potensial Aksi. Sumber (https://blogkputih. wordpress.com/ 2011/11/16 /potensial-aksi/). Diakses tanggal 7 April 2015.

Anonym. 2013. Mekanisme Potensial Aksi Pada Sel Saraf (Proses Terjadinya). Sumber (http://www.blopress.com/2013/04/mekanisme-potensial-aksi-pada-sel-saraf-proses-terjadinya.html). Diakses tanggal 7 April 2015.

deeyan43and23. 2011. Interaksi Sel. Sumber (https://deeyan 43and23.wordpress .com/2011/06/18/33/) diakses tanggal 8 April 2015

Hudari, Saidul Muhamad. 2013. Bio-listrik dalam Keperawatan. Sumber (http://lettre-de-raphael.blogspot.com/2013/05/bio-listrik-dalam-keperawatan.html) . diakses tanggggaaal 9 april 2015

Tsaaqifah, Hanni. 2014. Membran Sel Dan Mekanisme Potensial Aksi. Sumber (https://www.scribd.com/doc/232027607/Membran-Sel-Dan-Mekanisme-Potensial-Aksi) . diakses tanggal 7 April 2015

.

4