A Pengertian Sel

Sel adalah blok-blok pembangun (building block ) hidup bagi tubuh Sel

merupakan unit terkecil yang struktural dan fungsional makhluk hidup dimana

keberadaannya sangat berpengaruh terhadap kepribadian dan tingkah laku dari

masing-masing makhluk hidup

Fungsi sel

1 Mendapatkan nutrisi dan oksigen untuk melakukan reaksi kimia untuk

mendapatkan energi

2 Mengeluarkan sisa metabolisme

3 Mensintesis protein secara struktural dan fungsional

4 Menjadi responsif dan sensitif terhadap lingkungan sekitar

5 Mengontyrol transpor zat

6 Memindahlan suatu zat dari tempat ke tempat lain

7 Melakukan reproduksi sel saraf dan sel otak sehingga tercapainya

keseimbangan dalam tubuh makhluk hidup

Fungsi Khusus

1 Dengan memanfaatkan kemampuannya mensintesis protein sel kelenjar sistem

pencernaan mensekresikan enzim-enzim pencernaan yang semuanya adalah

protein

2 Dengan memanfaatkan kemampuan dasar sel untuk berespons terhadap perubahan

yang terjadi di lingkungan sekitar sel saraf membentuk dan menyalurkan impuls

listrik yang menyampaikan informasi mengenai perubahan-perubahan (yang

menyebabkan sel saraf berespons) ke bagian lain di dalam tubuh

3 Kemampuan sel-sel ginjal untuk menahan zat tertentu yang dibutuhkan oleh tubuh

secara selektif sekaligus mengeluarkan zat-zat yang tidak dibutuhkan melalui urin

bergantung pada kemampuan yang sangat khusus sel-sel ini dalam mengontrol

pertukaran zat-zat antara sel dan lingkungannya

4 Kontraksi otot yang melibatkan gerakan selektif berbagai struktur internal agar sel

otot memendek adalah perluasan kemampuan inheren sel-sel ini untuk

meghasilkan gerakan intrasel (di dalam sel)

B Jenis Sel

Sel dapat dibagi menjadi dua yaitu prokariotik dan eukariotik Prokariotik

merupakan sel yang tidak memiliki membran inti sehingga materi inti nya tersebar

contohnyaa adalah bakteria dan cyanobakteria sedangkan Eukariotik merupakan sel

yang memiliki membran inti

Perbedaan prokariotik dan eukariotik

Prokariotik Eukariotik

Tidak memiliki inti sel yang jelas karena

tidak memiliki membran inti sel

Memiliki inti sel yang dibatasi oleh

membran inti

Membran sel tersusun atas senyawa

peptidoglikan

Membran selnya tersusun atas fosfolipid

Diameter selnya 1-10nm Diameter sel nya antara 10-100nm

Mengandung 4 RNA polymerase Mengandung banyak DNA Polymerase

Susunan kromosom sirkuler Susunan kromosom linier

Pembelahan amitosis Pembelahan meiosis dan mitosis

Punya protein histon Tidak mempunyai protein histon

a Nukleus

Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA

linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti

histon

Fungsi utama nukleus adalah untuk

1 Menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola

ekspresi gen

2 Untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel

3 Memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein

4 Tempat sintesis ribosom

5 Tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA

6 Mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai dijalankan dan diakhiri

Di dalam nukleus terdapat

1 Nukleolus (anak inti) berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam

ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom Molekul RNA yang

disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma kemudian semuanya

bergabung membentuk ribosom Nukleolus berentuk seperti bola dan memalui

mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari

butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin

2 Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari nukleoprotein dan

kromatin

3 Butiran kromatin yang terdapat di dalam nukleoplasma Tampak jelas pada saat sel

tidak membelah Pada saat sel membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur

seperti benang yang disebut kromosom Kromosom mengandung DNA (asam

dioksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis

protein

4 Nuclear envelope memiliki fungsi untuk mengisolasi materi genetik sel dari

lingkungan luar

5 Nuclear pores memiliki fungsi untuk mengatur materi untuk keluar-masuk nukleus

Berikut ini uraian tentang bagian-bagian penyusun inti sel

a Membran Inti

Membran inti terdiri atas dua lapis yaitu membran luar (membran

sitosolik) dan membran dalam (membran nukleo-plasmik) Di antara kedua

membran tersebut terdapat ruangan antar membran (perinuklear space) selebar

10 - 15 nm Membran luar inti bertautan dengan membran ER Pada membran

inti juga terdapat enzim-enzim seperti yang terdapat pada membran ER

misalnya sitokrom transferase dan glukosa-6-fosfatase Permukaan luar

membran inti juga berikatan dengan filamen intermediet yang

menghubungkannya dengan membran plasma sehingga inti terpancang pada

suatu tempat di dalam sel

b Pori Membran Inti

Pada membran inti terbentuk pori-pori sebagai akibat pertautan antara

membran luar dan membran dalam inti Diameter pori berkisar antara 40 - 100

nm Jumlah pori membran inti bervariasi tergantung dari jenis sel dan kondisi

fisiologi sel Fungsi pori membrane inti ini antara lain sebagai jalan keluar

atau masuknya senyawa ndash senyawa dari inti dan menuju inti misalnya tempat

keluarnya ARN ndash duta dan protein ribosom

Pori membran inti dikelilingi oleh bentukan semacam cincin (anulus)

yang bersama-sama dengan pori membentuk kompleks pori Bagian dalam

cincin membentuk tonjolan-tonjolan ke arah lumen pori Pada bagian tengah

pori terdapat sumbat tengah (central plug)

c Matriks Inti (nukleoplasma)

Komponen utama dari matriks inti adalah protein vang kebanyakan

berupa enzim dan sebagian adalah protein structural inti Matriks inti diduga

ikut berperan dalam proses ndash proses pada materi inti misalnya transkripsi

replikasi DNA dan proses ndashproses lainva di dalam inti

d Materi Genetik

Bagian utama dari sebuah inti sel adalah materi genetik Semua

aktivitas di dalam sel dikendalikan oleh materi genetik Pada waktu interfase

materi genetik dinamakan kromatin Benang benang kromatin ini akan

mengalami pemampatan (kondensasi) pada saat sel akan membelah Kromatin

yang mengalami kondensasi ini dinamakan kromosom Hasil analisis kimia

menunjukkau bahwa kromatin tersusun atas DNA RNA protein histon dan

protein nonhiston

e Anak Inti (Nukleolus)

Nukleolus banyak ditemukan pada sel-sel yang aktivitas sintesis proteinnya tinggi misalnya

pada neuron oosit dan kelenjar Di dalam inti nukleolus tampak sebagai suatu struktur yang

merupakan tempat pembentukan dan penyimpanan prekusor ribosom dan pembentukan sub

unit ribosom Selain itu struktur ini merupakan tempat terjadinya proses transkripsi gen ARN

ribosom (ARN-r)

STRUKTUR dan FUNGSI ORGANEL SEL

1 Dinding sel

Dinding sel bersifat permeabel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk

tubuh Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain bakteri cendawan ganggang

(protista) dan tumbuhan Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan

bentuk yang jelas dan kaku (rigid) Pada protozoa (protista) dan hewan tidak

mempunyai dinding sel sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel tidak

kaku Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan

memiliki plasmodesmata (Gambar 23) disebut noktah (titik)

Gambar 23 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)

(Campbell et al 2006)

2 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar

sel dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

3 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti terdiri atas air dan zat-zat

yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup Organel-organel yang terdapat

dalam sitoplasma antara lain

a Retikulum Endoplasma (RE) merupakan pabrik dalam sel yang digunakan untuk

sintesis protein Berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 24)

RE terbagi dua macam yaitu RE halus dan RE kasar

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

B Jenis Sel

Sel dapat dibagi menjadi dua yaitu prokariotik dan eukariotik Prokariotik

merupakan sel yang tidak memiliki membran inti sehingga materi inti nya tersebar

contohnyaa adalah bakteria dan cyanobakteria sedangkan Eukariotik merupakan sel

yang memiliki membran inti

Perbedaan prokariotik dan eukariotik

Prokariotik Eukariotik

Tidak memiliki inti sel yang jelas karena

tidak memiliki membran inti sel

Memiliki inti sel yang dibatasi oleh

membran inti

Membran sel tersusun atas senyawa

peptidoglikan

Membran selnya tersusun atas fosfolipid

Diameter selnya 1-10nm Diameter sel nya antara 10-100nm

Mengandung 4 RNA polymerase Mengandung banyak DNA Polymerase

Susunan kromosom sirkuler Susunan kromosom linier

Pembelahan amitosis Pembelahan meiosis dan mitosis

Punya protein histon Tidak mempunyai protein histon

a Nukleus

Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA

linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti

histon

Fungsi utama nukleus adalah untuk

1 Menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola

ekspresi gen

2 Untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel

3 Memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein

4 Tempat sintesis ribosom

5 Tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA

6 Mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai dijalankan dan diakhiri

Di dalam nukleus terdapat

1 Nukleolus (anak inti) berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam

ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom Molekul RNA yang

disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma kemudian semuanya

bergabung membentuk ribosom Nukleolus berentuk seperti bola dan memalui

mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari

butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin

2 Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari nukleoprotein dan

kromatin

3 Butiran kromatin yang terdapat di dalam nukleoplasma Tampak jelas pada saat sel

tidak membelah Pada saat sel membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur

seperti benang yang disebut kromosom Kromosom mengandung DNA (asam

dioksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis

protein

4 Nuclear envelope memiliki fungsi untuk mengisolasi materi genetik sel dari

lingkungan luar

5 Nuclear pores memiliki fungsi untuk mengatur materi untuk keluar-masuk nukleus

Berikut ini uraian tentang bagian-bagian penyusun inti sel

a Membran Inti

Membran inti terdiri atas dua lapis yaitu membran luar (membran

sitosolik) dan membran dalam (membran nukleo-plasmik) Di antara kedua

membran tersebut terdapat ruangan antar membran (perinuklear space) selebar

10 - 15 nm Membran luar inti bertautan dengan membran ER Pada membran

inti juga terdapat enzim-enzim seperti yang terdapat pada membran ER

misalnya sitokrom transferase dan glukosa-6-fosfatase Permukaan luar

membran inti juga berikatan dengan filamen intermediet yang

menghubungkannya dengan membran plasma sehingga inti terpancang pada

suatu tempat di dalam sel

b Pori Membran Inti

Pada membran inti terbentuk pori-pori sebagai akibat pertautan antara

membran luar dan membran dalam inti Diameter pori berkisar antara 40 - 100

nm Jumlah pori membran inti bervariasi tergantung dari jenis sel dan kondisi

fisiologi sel Fungsi pori membrane inti ini antara lain sebagai jalan keluar

atau masuknya senyawa ndash senyawa dari inti dan menuju inti misalnya tempat

keluarnya ARN ndash duta dan protein ribosom

Pori membran inti dikelilingi oleh bentukan semacam cincin (anulus)

yang bersama-sama dengan pori membentuk kompleks pori Bagian dalam

cincin membentuk tonjolan-tonjolan ke arah lumen pori Pada bagian tengah

pori terdapat sumbat tengah (central plug)

c Matriks Inti (nukleoplasma)

Komponen utama dari matriks inti adalah protein vang kebanyakan

berupa enzim dan sebagian adalah protein structural inti Matriks inti diduga

ikut berperan dalam proses ndash proses pada materi inti misalnya transkripsi

replikasi DNA dan proses ndashproses lainva di dalam inti

d Materi Genetik

Bagian utama dari sebuah inti sel adalah materi genetik Semua

aktivitas di dalam sel dikendalikan oleh materi genetik Pada waktu interfase

materi genetik dinamakan kromatin Benang benang kromatin ini akan

mengalami pemampatan (kondensasi) pada saat sel akan membelah Kromatin

yang mengalami kondensasi ini dinamakan kromosom Hasil analisis kimia

menunjukkau bahwa kromatin tersusun atas DNA RNA protein histon dan

protein nonhiston

e Anak Inti (Nukleolus)

Nukleolus banyak ditemukan pada sel-sel yang aktivitas sintesis proteinnya tinggi misalnya

pada neuron oosit dan kelenjar Di dalam inti nukleolus tampak sebagai suatu struktur yang

merupakan tempat pembentukan dan penyimpanan prekusor ribosom dan pembentukan sub

unit ribosom Selain itu struktur ini merupakan tempat terjadinya proses transkripsi gen ARN

ribosom (ARN-r)

STRUKTUR dan FUNGSI ORGANEL SEL

1 Dinding sel

Dinding sel bersifat permeabel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk

tubuh Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain bakteri cendawan ganggang

(protista) dan tumbuhan Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan

bentuk yang jelas dan kaku (rigid) Pada protozoa (protista) dan hewan tidak

mempunyai dinding sel sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel tidak

kaku Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan

memiliki plasmodesmata (Gambar 23) disebut noktah (titik)

Gambar 23 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)

(Campbell et al 2006)

2 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar

sel dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

3 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti terdiri atas air dan zat-zat

yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup Organel-organel yang terdapat

dalam sitoplasma antara lain

a Retikulum Endoplasma (RE) merupakan pabrik dalam sel yang digunakan untuk

sintesis protein Berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 24)

RE terbagi dua macam yaitu RE halus dan RE kasar

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

1 Menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola

ekspresi gen

2 Untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel

3 Memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein

4 Tempat sintesis ribosom

5 Tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA

6 Mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai dijalankan dan diakhiri

Di dalam nukleus terdapat

1 Nukleolus (anak inti) berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam

ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom Molekul RNA yang

disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma kemudian semuanya

bergabung membentuk ribosom Nukleolus berentuk seperti bola dan memalui

mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari

butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin

2 Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari nukleoprotein dan

kromatin

3 Butiran kromatin yang terdapat di dalam nukleoplasma Tampak jelas pada saat sel

tidak membelah Pada saat sel membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur

seperti benang yang disebut kromosom Kromosom mengandung DNA (asam

dioksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis

protein

4 Nuclear envelope memiliki fungsi untuk mengisolasi materi genetik sel dari

lingkungan luar

5 Nuclear pores memiliki fungsi untuk mengatur materi untuk keluar-masuk nukleus

Berikut ini uraian tentang bagian-bagian penyusun inti sel

a Membran Inti

Membran inti terdiri atas dua lapis yaitu membran luar (membran

sitosolik) dan membran dalam (membran nukleo-plasmik) Di antara kedua

membran tersebut terdapat ruangan antar membran (perinuklear space) selebar

10 - 15 nm Membran luar inti bertautan dengan membran ER Pada membran

inti juga terdapat enzim-enzim seperti yang terdapat pada membran ER

misalnya sitokrom transferase dan glukosa-6-fosfatase Permukaan luar

membran inti juga berikatan dengan filamen intermediet yang

menghubungkannya dengan membran plasma sehingga inti terpancang pada

suatu tempat di dalam sel

b Pori Membran Inti

Pada membran inti terbentuk pori-pori sebagai akibat pertautan antara

membran luar dan membran dalam inti Diameter pori berkisar antara 40 - 100

nm Jumlah pori membran inti bervariasi tergantung dari jenis sel dan kondisi

fisiologi sel Fungsi pori membrane inti ini antara lain sebagai jalan keluar

atau masuknya senyawa ndash senyawa dari inti dan menuju inti misalnya tempat

keluarnya ARN ndash duta dan protein ribosom

Pori membran inti dikelilingi oleh bentukan semacam cincin (anulus)

yang bersama-sama dengan pori membentuk kompleks pori Bagian dalam

cincin membentuk tonjolan-tonjolan ke arah lumen pori Pada bagian tengah

pori terdapat sumbat tengah (central plug)

c Matriks Inti (nukleoplasma)

Komponen utama dari matriks inti adalah protein vang kebanyakan

berupa enzim dan sebagian adalah protein structural inti Matriks inti diduga

ikut berperan dalam proses ndash proses pada materi inti misalnya transkripsi

replikasi DNA dan proses ndashproses lainva di dalam inti

d Materi Genetik

Bagian utama dari sebuah inti sel adalah materi genetik Semua

aktivitas di dalam sel dikendalikan oleh materi genetik Pada waktu interfase

materi genetik dinamakan kromatin Benang benang kromatin ini akan

mengalami pemampatan (kondensasi) pada saat sel akan membelah Kromatin

yang mengalami kondensasi ini dinamakan kromosom Hasil analisis kimia

menunjukkau bahwa kromatin tersusun atas DNA RNA protein histon dan

protein nonhiston

e Anak Inti (Nukleolus)

Nukleolus banyak ditemukan pada sel-sel yang aktivitas sintesis proteinnya tinggi misalnya

pada neuron oosit dan kelenjar Di dalam inti nukleolus tampak sebagai suatu struktur yang

merupakan tempat pembentukan dan penyimpanan prekusor ribosom dan pembentukan sub

unit ribosom Selain itu struktur ini merupakan tempat terjadinya proses transkripsi gen ARN

ribosom (ARN-r)

STRUKTUR dan FUNGSI ORGANEL SEL

1 Dinding sel

Dinding sel bersifat permeabel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk

tubuh Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain bakteri cendawan ganggang

(protista) dan tumbuhan Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan

bentuk yang jelas dan kaku (rigid) Pada protozoa (protista) dan hewan tidak

mempunyai dinding sel sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel tidak

kaku Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan

memiliki plasmodesmata (Gambar 23) disebut noktah (titik)

Gambar 23 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)

(Campbell et al 2006)

2 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar

sel dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

3 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti terdiri atas air dan zat-zat

yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup Organel-organel yang terdapat

dalam sitoplasma antara lain

a Retikulum Endoplasma (RE) merupakan pabrik dalam sel yang digunakan untuk

sintesis protein Berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 24)

RE terbagi dua macam yaitu RE halus dan RE kasar

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

inti juga terdapat enzim-enzim seperti yang terdapat pada membran ER

misalnya sitokrom transferase dan glukosa-6-fosfatase Permukaan luar

membran inti juga berikatan dengan filamen intermediet yang

menghubungkannya dengan membran plasma sehingga inti terpancang pada

suatu tempat di dalam sel

b Pori Membran Inti

Pada membran inti terbentuk pori-pori sebagai akibat pertautan antara

membran luar dan membran dalam inti Diameter pori berkisar antara 40 - 100

nm Jumlah pori membran inti bervariasi tergantung dari jenis sel dan kondisi

fisiologi sel Fungsi pori membrane inti ini antara lain sebagai jalan keluar

atau masuknya senyawa ndash senyawa dari inti dan menuju inti misalnya tempat

keluarnya ARN ndash duta dan protein ribosom

Pori membran inti dikelilingi oleh bentukan semacam cincin (anulus)

yang bersama-sama dengan pori membentuk kompleks pori Bagian dalam

cincin membentuk tonjolan-tonjolan ke arah lumen pori Pada bagian tengah

pori terdapat sumbat tengah (central plug)

c Matriks Inti (nukleoplasma)

Komponen utama dari matriks inti adalah protein vang kebanyakan

berupa enzim dan sebagian adalah protein structural inti Matriks inti diduga

ikut berperan dalam proses ndash proses pada materi inti misalnya transkripsi

replikasi DNA dan proses ndashproses lainva di dalam inti

d Materi Genetik

Bagian utama dari sebuah inti sel adalah materi genetik Semua

aktivitas di dalam sel dikendalikan oleh materi genetik Pada waktu interfase

materi genetik dinamakan kromatin Benang benang kromatin ini akan

mengalami pemampatan (kondensasi) pada saat sel akan membelah Kromatin

yang mengalami kondensasi ini dinamakan kromosom Hasil analisis kimia

menunjukkau bahwa kromatin tersusun atas DNA RNA protein histon dan

protein nonhiston

e Anak Inti (Nukleolus)

Nukleolus banyak ditemukan pada sel-sel yang aktivitas sintesis proteinnya tinggi misalnya

pada neuron oosit dan kelenjar Di dalam inti nukleolus tampak sebagai suatu struktur yang

merupakan tempat pembentukan dan penyimpanan prekusor ribosom dan pembentukan sub

unit ribosom Selain itu struktur ini merupakan tempat terjadinya proses transkripsi gen ARN

ribosom (ARN-r)

STRUKTUR dan FUNGSI ORGANEL SEL

1 Dinding sel

Dinding sel bersifat permeabel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk

tubuh Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain bakteri cendawan ganggang

(protista) dan tumbuhan Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan

bentuk yang jelas dan kaku (rigid) Pada protozoa (protista) dan hewan tidak

mempunyai dinding sel sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel tidak

kaku Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan

memiliki plasmodesmata (Gambar 23) disebut noktah (titik)

Gambar 23 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)

(Campbell et al 2006)

2 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar

sel dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

3 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti terdiri atas air dan zat-zat

yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup Organel-organel yang terdapat

dalam sitoplasma antara lain

a Retikulum Endoplasma (RE) merupakan pabrik dalam sel yang digunakan untuk

sintesis protein Berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 24)

RE terbagi dua macam yaitu RE halus dan RE kasar

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

Bagian utama dari sebuah inti sel adalah materi genetik Semua

aktivitas di dalam sel dikendalikan oleh materi genetik Pada waktu interfase

materi genetik dinamakan kromatin Benang benang kromatin ini akan

mengalami pemampatan (kondensasi) pada saat sel akan membelah Kromatin

yang mengalami kondensasi ini dinamakan kromosom Hasil analisis kimia

menunjukkau bahwa kromatin tersusun atas DNA RNA protein histon dan

protein nonhiston

e Anak Inti (Nukleolus)

Nukleolus banyak ditemukan pada sel-sel yang aktivitas sintesis proteinnya tinggi misalnya

pada neuron oosit dan kelenjar Di dalam inti nukleolus tampak sebagai suatu struktur yang

merupakan tempat pembentukan dan penyimpanan prekusor ribosom dan pembentukan sub

unit ribosom Selain itu struktur ini merupakan tempat terjadinya proses transkripsi gen ARN

ribosom (ARN-r)

STRUKTUR dan FUNGSI ORGANEL SEL

1 Dinding sel

Dinding sel bersifat permeabel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk

tubuh Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain bakteri cendawan ganggang

(protista) dan tumbuhan Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan

bentuk yang jelas dan kaku (rigid) Pada protozoa (protista) dan hewan tidak

mempunyai dinding sel sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel tidak

kaku Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan

memiliki plasmodesmata (Gambar 23) disebut noktah (titik)

Gambar 23 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)

(Campbell et al 2006)

2 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar

sel dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

3 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti terdiri atas air dan zat-zat

yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup Organel-organel yang terdapat

dalam sitoplasma antara lain

a Retikulum Endoplasma (RE) merupakan pabrik dalam sel yang digunakan untuk

sintesis protein Berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 24)

RE terbagi dua macam yaitu RE halus dan RE kasar

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

Gambar 23 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)

(Campbell et al 2006)

2 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar

sel dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

3 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti terdiri atas air dan zat-zat

yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup Organel-organel yang terdapat

dalam sitoplasma antara lain

a Retikulum Endoplasma (RE) merupakan pabrik dalam sel yang digunakan untuk

sintesis protein Berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 24)

RE terbagi dua macam yaitu RE halus dan RE kasar

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

Gambar 24 Retikulum Endoplasma

(Campbell et al 2006)

Pada RE kasar terdapat ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein RE kasar

mensintesis dan melepaskan berbagai protein baru kedalam lumen RE Lumen yaitu

ruang berisi cairan yang dibungkus oleh membran RE Sedangkan pada RE halus

tidak terdapat ribosom RE halus berfungsi sebagai pusat pengemasan dan

pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar Protein dan lipid

yang beru dibentuk berkumpul di RE halus Kemudian RE halus membentuk vesikel

transportasi yang akan bergerak mengantarkan produk ke badan golgi Selain itu RE

halus juga berfungsi sebagai tempat sintesis lipid karena RE kasar tidak mensintesis

lipid dalam jumlah yang banyak Didalam hati RE halus juga berperan dalam

detoksifikasi berbagai bahan berbahaya hasil metabolisme Didalam RE juga terdapat

RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus RE

sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik Yang membedakan RE

sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya RE halus mensintesis

molekul sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium RE

sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot

Secara ringkas dapat ditulis

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang akan

dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor pada

protein membran sel

RE Kasar

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

Terdapat ribosom yang merupakan partikel kecil tersebar diseluruh sitosol yang terdiri dari

RNA dan protein Ribosom bebas adalah kompleks protein RNA khusus yang mensintesis

protein dibawah pengarahan DNA nukleus Ribosom bebas sitoplasma melekat pada

riboforin (berfungsi sebagai ldquoalamat rumahldquo) sehingga dapat menyalurkan ribosom yang

sesuai untuk terikat ke tempat yang tepat di RE kasar

RE Halus

RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus RE

halus tidak terlibat dalam sintesis protein RE halus membentuk tonjolan (bud off) yang

disebut vesikel transportasi dan mengandung molekul-molekul baru yang dibungkus oleh

sebuah membran yang berasal dari membran halus

Fungsi retikulum endoplasma antara lain

RE kasar berfungsi utama sebagai tempat sintesis protein

RE halus berperan dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid konsentrasi

kalsium detoksifikasi obat-obatan pusat pengemasan dan pengeluaran molekul yang

akan dipindah dari RE kasar menuju Aparatus Golgi serta tempat melekatnya reseptor

pada protein membran sel

b Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein Ribosom membangun protein

dalam 2 lokasi sitoplastomik Ribosom bebas tersuspensi di dalam sitosol sementara

ribosom terikat diletakan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum

endoplasma Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi

dalam sitosol Misalnya enzim-enzim yang mengkatalis proses metabolisme dalam

sitosol Sementara ribosom terikat umumnya membuat protein untuk dimasukkan

kedalam membran untuk pembungkusan dalam organel tertentu misalnya lisosom

c Aparatus golgi

Aparatus golgi berfungsi seperti pabrik pengilangan dan mengarahkan lalu lintas

molekul Aparatus golgi berfungsi

1 Tempat pengolahan bahan mentah menjadi produk akhir

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

Protein ldquokasarrdquo dari RE halus dimodifikasi

dalam bentuk akhir melalui proses biokimiawi

2 Menyortir dan mengarahkan produk akhir ke

tujuan sebenarnya

Aparatus golgi berfungsi untuk mengarahkan

kemana produk akhir tersebut akan

didistribusikan Terdapat 3 tujuan dalam

mendistribusikan produk akhir dari aparatus golgi Yaitu

Untuk disekresikan ke luar

Untuk disekresikan menjadi bagian membran plasma

Untuk bergabung dengan organel lain

3 Membentuk lisosom dan enzim pencernaan yang belum aktif (zymogen dan

koenzim)

4 Kompleks golgi berperan penting dalam aliran membran pemindahan dan

pemekatan materi sekresi dan penglepasannya dalam mensintesis produk sekresi

tertentu khususnya glikoprotein dan mukopolisakarida

5 Sekresi protein glikoprotein karbohidrat dan lemak

6 Sintesa glikoprotein misalnya berupa musin atau lendir

7 Pada sel hewan berperan dalam pembentukan lisosom

Badan golgi menyortir produk akhirnya dengan membentuk vesikel Vesikel ini

terbagi 2 yaitu

Vesikel berselubung Vesikel ini

berfungsi untuk menyortir produk-

produk yang ditujukan ke bagian

intrasel Pada vesikel berselubung

terdapat protein aksesori Protein

aksesori berfungsi sebagai tanda

pengenal dan sebagai tanda penambat agar dapat melebur dengan bagian

membran yang telah ditargetkan

Vesikel sekretorik Vesikel ini digunakan untuk produk-produk yang ditujukan

kebagian luar sel Vesikel sekretorik melepaskan isi vesikel dengan sekresi

yang disebut juga dengan mekanisme eksositosis Vesikel sekretorik hanya

bisa melebur dengan membran plasma dan tidak bisa melebur

dengan membran internal lain

d Lisosom

Lisosom merupakan organ pencernaa dalam intrasel Lisosom mengandung enzim-

enzim hidrolitik yang kuat untuk mencerna dan menyingkirkan berbagai sisa sel dan

benda asing yang tidak diinginkan Lisosom yang telah menyelesaikan aktivitas

pencernaan disebut badan residual Badan residual ini dapat dikeluarkan dengan

eksositosis Lisosom berfungsi untuk menyingkirkan bagian-bagian sel yang berguna

regresi jaringan Lisosom dapat bergabung dengan vakuola membentuk vakuola

fagositasis untuk memakan sel-sel asing Pecahnya membran lisosom dapat

mengakibatkan sel merusak dirinya sendiri

Fungsi

Endositosi

Pemasukan makromolekul dari luar kedalam sel

Autofagi

Pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri sepeti organel yang tidak

berfungsi lagi

Fagositosis

Proses pemasukan partikel berukuran besar

Pencernaan intraseluler

Pertumbuhan dan perbaikan selular normal dan perbaikan memindahkan

seluler yang sudah rusak

e Peroksisom

Struktur - organel kecil sferikal yang terikat pada membran serta mengandung

enzim destruktif

Funngsi

melindungi sel dari pengaruh hidrogen peroksida yang merusak

Metabolisme lipid

Peroksisom menyimpan enzim oksidatif yang berfungsi untuk mendetoksifikasi

berbagai zat sisa Produk utama yng dihasilkan oleh peroksisom adalah hidrogen

peroksida

f Mitokondria

Mitokondria adalah organel yang berfungsi sebagai tempat respirasi aerob untuk

pembentukan ATP sebagai sumber energi sel Organel yang hanya dimiliki oleh sel

aerob ini memiliki dua lapis membran Membran bagian dalam berlipat-lipat dan

disebut krista berfungsi memperluas permukaan sehingga proses pengikatan oksigen

dalam respirasi sel berlangsung lebih efektif Bagian yang terletak diantara membran

krista berisi cairan yang disebut matriks banyak mengandung enzim pernafasan atau

sitokrom

Mitokondria berfungsi sebagai

Struktur - organel kecil sferikal yang terikat pada membran serta mengandung

enzim destruktif

Funngsi

melindungi sel dari pengaruh hidrogen peroksida yang merusak

Metabolisme lipid

Peroksisom menyimpan enzim oksidatif yang berfungsi untuk mendetoksifikasi

berbagai zat sisa Produk utama yng dihasilkan oleh peroksisom adalah hidrogen

peroksida

f Mitokondria

Mitokondria adalah organel yang berfungsi sebagai tempat respirasi aerob untuk

pembentukan ATP sebagai sumber energi sel Organel yang hanya dimiliki oleh sel

aerob ini memiliki dua lapis membran Membran bagian dalam berlipat-lipat dan

disebut krista berfungsi memperluas permukaan sehingga proses pengikatan oksigen

dalam respirasi sel berlangsung lebih efektif Bagian yang terletak diantara membran

krista berisi cairan yang disebut matriks banyak mengandung enzim pernafasan atau

sitokrom

Mitokondria berfungsi sebagai

sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) karena

itu mitokondria diberi julukan The Power House

Mengandung enzim untuk siklus asam sitrat dan rantai transport electron

Bekerja sebagai organel energi

g Vault

Vault ditemukan pada awal tahun 1990-an yang ditemukan sebagai organel jenis keenam

Nama ini berasal dari adanya banyak lengkung yang mengingatkan penemunya akan atap

katedral atau kubah Seperti tong vault memiliki interior berongga Kadang-kadang vault

tampak dalam keadaan terbuka tampak seperti sepasang bunga kuncup dengan masing-

masing separuh dari vault memiliki delapan ldquokelopakrdquo yang melekat ke cincin yang ditengah

Vault berfungsi sebagai truk sel untuk transport dari nucleus ke sitoplasma

h Inklusi

Memiliki struktur granula glikogen dan butir lemak Fungsi dari inklusi adalah

menyimpan kelebihan nutrient

i Sitosol

sitosol merupakan bagian semicair sitoplasma yang mengelilingi organel Sitosol ini

mencakup 55 dari volume sel total Aktivitas umum sitosol adalah

Pengaturan enzimatik metabolisme perantara Hal ini mengacu pada kumpulan

reaksi kimia intrasel yang melibatkan penguraian sintesis dan transformasi

molekul-molekul organik kecil

Sintesis protein ribosom

Penyimpanan lemak dan glikogen Kelebihan zat gizi yang tidak langsung

diubat dalam bentuk ATP oleh sitosol diubah dan disimpan menjadi massa

nonpermanen yang disebut inklusi

Sitoskeleton merupakan bagian dari sitoplasma Sitoskeleton merupakan jaringan

kompleks yang bertindak sebagai ldquotulang dan ototrdquo bagi sel Unsur-unsur

sitoskeleton

Mikrotubulus dan Mikrofilamen (sitoskeleton)

Mikrotubulus berbentuk seperti benang silindris disusun oleh protein yang

disebut tubulin Sifat mikrotubulus kaku sehingga diperkirakan berfungsi sebagai

bdquokerangka‟ sel karena berfungsi melindungi dan memberi bentuk sel

Mikrotubulus juga berperan dalam pembentukan sentriol silia maupun flagela

Mikrofilamen mirip seperti mikrotubulus tetapi diameternya lebih kecil Bahan

yang membentuk mikrofilamen adalah aktin dan miosin seperti yang terdapat pada

otot Dari hasil penelitian diketahui ternyata mikrofilamen berperan dalam proses

pergerakan sel endositosis dan eksositosis Gerakan Amuba merupakan contoh

peran dari mikrofilamen

Mikrotubulus

Strukturnya berupa pipa-pipa

berongga langsing panjang yang

terdiri dari molekul tubulin Fungsi

mikrotubulus antara lain

1 Mempertahankan bentuk

asimetris

2 Mengkoordinasikan gerakan sel

yang kompleks

3 Memfasilitasi transportasi akson

4 Komponen structural dan fungsional yang dominan pada silia dan flagella

5 Membentuk mitotic spindle selama pembelahan sel

Sitoskeleton merupakan bagian dari sitoplasma Sitoskeleton merupakan jaringan

kompleks yang bertindak sebagai ldquotulang dan ototrdquo bagi sel Unsur-unsur

sitoskeleton

Mikrotubulus dan Mikrofilamen (sitoskeleton)

Mikrotubulus berbentuk seperti benang silindris disusun oleh protein yang

disebut tubulin Sifat mikrotubulus kaku sehingga diperkirakan berfungsi sebagai

bdquokerangka‟ sel karena berfungsi melindungi dan memberi bentuk sel

Mikrotubulus juga berperan dalam pembentukan sentriol silia maupun flagela

Mikrofilamen mirip seperti mikrotubulus tetapi diameternya lebih kecil Bahan

yang membentuk mikrofilamen adalah aktin dan miosin seperti yang terdapat pada

otot Dari hasil penelitian diketahui ternyata mikrofilamen berperan dalam proses

pergerakan sel endositosis dan eksositosis Gerakan Amuba merupakan contoh

peran dari mikrofilamen

Mikrotubulus

Strukturnya berupa pipa-pipa

berongga langsing panjang yang

terdiri dari molekul tubulin Fungsi

mikrotubulus antara lain

1 Mempertahankan bentuk

asimetris

2 Mengkoordinasikan gerakan sel

yang kompleks

3 Memfasilitasi transportasi akson

4 Komponen structural dan fungsional yang dominan pada silia dan flagella

5 Membentuk mitotic spindle selama pembelahan sel

Mikrofilamen

Merupakan rantai-rantai molekul aktin yang berjalin secara heliks yang terdiri dari

molekul miosin Fungsi mikrofilamen yaitu

1 Berperan dalam sistem kontraktil sel

2 Membentuk perangkat kontraktil

3 Penguat mekanisme untuk mikrovili

4 Meningkatkan luas permukaan untuk penyerapan di usus ginjal

5 Mengalami spesialisasi untuk mendeteksi suara dan perubahan posisi di telinga

Filamen Intermediet

Memiliki struktur protein ireguler seperti benang Berfungsi sebagai structuraldi

bagian sel yang mendapat stress mekanis

Kisi-kisi Mikrotrabekuler

Merupakan jalinan filament-filamen yang sangat halus dan saling berkaitan

Fungsinya menggantungkan dan menghubungkan secara fungsional unsure-unsur

sitoskeleton yang lebih besar dan berbagai organel serta mengorganisasikan enzim sitosol

NO NAMA JUMLAH

PER SEL STRUKTUR FUNGSI

Organel Sel

1

Retikulum

Endoplasma

a RE Halus

b RE Kasar

a 1

b 1

a Berupa tubulus halus

yang saling

berhubungan dan tidak

memiliki ribosom

a Berperan dalam sintesis

lipid Membantu

mengemas dan

mengirim protein ke

b Berupa tumpukan

kantung yang relatif

gepeng yang menonjol

keluar dari RE halus

Bergranula karena

ditaburi oleh butiran-

butiran ribosom

Golgi RE halus

mengandung enzim

detoksifikasi pada sel

hati Sebagai

penyimpan kalsium dan

berperan penting dalam

kontraksi otot pada sel

otot

b Bersama ribosom

mensintesis dan

melepaskan berbagai

protein baru ke dalam

lumen RE

2 Kompleks Golgi

1 sampai

beberapa

ratus

Kantung membranosa

yang gepeng dan

bertumpuk-tumpuk

Pusat modifikasi

pengemasan dan

distribusi protein yang

baru disintesis

3 Mitokondria 100 ndash

2000

Badan-badan yang

berbentuk batang atau

oval yang dibungkus oleh

dua membran dengan

membran bagian dalam

melipat-lipat menjadi

krista yang menonjol ke

matriks di bagian dalam

Organel energi tempat

utama untuk membentuk

ATP mengandung enzim-

enzim untuk transportasi

elektron

4 Lisosom 300

Kantung membranosa

yang mengandung

enzim-enzim hidrolitik

Sistem penceraan sel

menghancurkan bahan

yang tidak diinginkan

misalnya benda asing dan

sisa sel

5

Badan Mikro

a Peroksisom

b Proteasom

Banyak

a Kantung

membranosa yang

a Aktivitas detoksifikasi

Dalam hati dan ginjal

mengandung enzim-

enzim oksidatif

Mempunyai

membran tunggal

terdiri dari lipid dan

protein

b Enzim-enzim dengan

struktur yang

kompleks

yang berperan dalam

proses glukoneogenesis

b ndashMencerna protein

yang akan dihancurkan

dengan melekatkan

pada ubikuitin

-Degradasi protein

untuk menghilangkan

kelebihan enzim dan

protein lain yang tidak

berguna lagi untuk sel

dan menghilangkan

protein yang secara

keliru dibentuk

6 Sentriol

Struktur silindris

(berdiameter 015 microm

dan panjang 03-05

microm) yang tersusun

terutama atas

mikrotubulus pendek

yangsangat teratur

Mengatur pembelahan sel

produksi mikrotubulus dan

mikrofilamen produksi

silia dan flagella dan

mengontrol kadar garam

Sitosol

7

Enzim-enzim

metabolisme

perantara

Banyak Susunan sekuensial di

dalam sitoskeleton

Reaksi intrasel yang

melibatkan penguraian

sintesis dan transformasi

molekul-molekul kecil

8 Ribosom Banyak

Granula-granula RNA

dan protein-sebagian

melekat ke RE kasar

sebagian di sitoplasma

Sintesis protein

9 Vesikel sekretorik Bervariasi

Paket-paket produk

sekretorik yang

terbungkus membran

Menyimpan produk

sekretorik sampai

mendapat sinyal

mengosongkan isinya ke

luar sel

10 Inklusi Bervariasi Granula glikogen butir

lemak

Menyimpan kelebihan

nutrisi

Sitoskeleton

11 Mikrotubulus Banyak

Pipa-pipa berongga

langsing panjang yang

terdiri dari molekul-

molekul tubulin

-Mempertahankan bentuk

sel asimetris

-Mengkoordinasikan

gerakan sel yang

kompleks

-Memfasilitasi transportasi

vesikel didalam sel

-Berfungsi sebagai

komponen strukturan dan

fungsional yang dominan

pada silia dan flagela

-Membentuk mitotic

spindle selama

pembelahan sel

12 Mikrofilament Banyak

Rantai-rantai molekul

aktin yang berjalin secara

heliks mikrofilamen

yang terdiri dari molekul

miosin juga terdapat di

sel-sel otot

-Berperan penting pada

berbagai sistem kontraktil

sel

-Berperan dominan pada

kontraksi otot

-Membentuk perangkat

kontraktil bukan-otot

misal sel darah

-Sebagai penguat mekanis

untuk mikrovili

-Meningkatkan luas

permukaan untuk

penyerapan di usus dan

ginjal

-Mengalami spesialisasi

untuk mendeteksi suara

dan perubahan posisi di

telinga

13 Filament

Intermediet Banyak

Protein ireguler seperti

benang

Memiliki peran struktural

di bagian-bagian sel yang

mendapat stres mekanis

14 Kisi-kisi

mikrotrabekuler 1

Jalinan filament-filamen

yang sangat halus dan

saling berkaitan

-Menggantung dan

menghubungkan secara

fungsional unsure-unsur

sitoskeleton yang lebih

besat dan berbagai organel

-Mengorganisasikan

enzim sitosol

-Bertanggung jawab dalam

menentukan bentuk

rigiditas dan geometri

ruang setiap jenis sel

ldquotulangrdquo sel

-Bertanggung jawab untuk

mengarahkan transportasi

intrasel dan utuk mengatur

gerakan sel ldquootot selrdquo

-Tampak berperan dalam

mengatur pertumbuhan

dan pembelahan sel

TRANSPOR MEMBRAN

Transpor membran adalah pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke

dalam sel yang sangat dipengaruhi oleh kemampuan membran plasma dalam menerima

materi tersebut dan gaya atau kekuatan agar terjadinya pergerakan tersebut

a Sifat membran plasma

1 Permeabel Jika suatu bahan dapat menembus membran plasma

2 Impermiabel Jika suatu bahan tidak dapat menembus membran plasma

3 Selektif Permeabel Jika memungkinkan sebagian partikel lewat sementara

mencegah yang lain

b Sifat partikel yang dapat menembus membran plasma

1 Kelarutan relatif partikel dalam lemak

Struktrur membran sel yang berupa fosfolipid (lemak) membuat partikel-partikel

yang masuk ke dalam membran sel hanya partikel yang larut dalam lemak dan

molekul bersifat nonpolar

2 Ukuran partikel

Partikel yang kelarutan lemaknya rendah dan terlalu besar bagi saluran maka

partikel tersebut tidak dapat menembus membran dengan kemampuannya sendiri

Namun sebagian dari partikel ini harus menembus membran agar sel dapat

bertahan hidup dan berfungsi Oleh karena itu partikel tersebut akan ditranspor

menggunakan bantuan

1 Transpor Pasif

Proses transpor zat yang tidak membutuhkan energi untuk melewati membran plasma

disebut transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni

gradien konsentrasinya Transpor pasif ini bersifat spontan Difusi osmosis dan difusi

terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk Osmosis

b Berupa tumpukan

kantung yang relatif

gepeng yang menonjol

keluar dari RE halus

Bergranula karena

ditaburi oleh butiran-

butiran ribosom

Golgi RE halus

mengandung enzim

detoksifikasi pada sel

hati Sebagai

penyimpan kalsium dan

berperan penting dalam

kontraksi otot pada sel

otot

b Bersama ribosom

mensintesis dan

melepaskan berbagai

protein baru ke dalam

lumen RE

2 Kompleks Golgi

1 sampai

beberapa

ratus

Kantung membranosa

yang gepeng dan

bertumpuk-tumpuk

Pusat modifikasi

pengemasan dan

distribusi protein yang

baru disintesis

3 Mitokondria 100 ndash

2000

Badan-badan yang

berbentuk batang atau

oval yang dibungkus oleh

dua membran dengan

membran bagian dalam

melipat-lipat menjadi

krista yang menonjol ke

matriks di bagian dalam

Organel energi tempat

utama untuk membentuk

ATP mengandung enzim-

enzim untuk transportasi

elektron

4 Lisosom 300

Kantung membranosa

yang mengandung

enzim-enzim hidrolitik

Sistem penceraan sel

menghancurkan bahan

yang tidak diinginkan

misalnya benda asing dan

sisa sel

5

Badan Mikro

a Peroksisom

b Proteasom

Banyak

a Kantung

membranosa yang

a Aktivitas detoksifikasi

Dalam hati dan ginjal

mengandung enzim-

enzim oksidatif

Mempunyai

membran tunggal

terdiri dari lipid dan

protein

b Enzim-enzim dengan

struktur yang

kompleks

yang berperan dalam

proses glukoneogenesis

b ndashMencerna protein

yang akan dihancurkan

dengan melekatkan

pada ubikuitin

-Degradasi protein

untuk menghilangkan

kelebihan enzim dan

protein lain yang tidak

berguna lagi untuk sel

dan menghilangkan

protein yang secara

keliru dibentuk

6 Sentriol

Struktur silindris

(berdiameter 015 microm

dan panjang 03-05

microm) yang tersusun

terutama atas

mikrotubulus pendek

yangsangat teratur

Mengatur pembelahan sel

produksi mikrotubulus dan

mikrofilamen produksi

silia dan flagella dan

mengontrol kadar garam

Sitosol

7

Enzim-enzim

metabolisme

perantara

Banyak Susunan sekuensial di

dalam sitoskeleton

Reaksi intrasel yang

melibatkan penguraian

sintesis dan transformasi

molekul-molekul kecil

8 Ribosom Banyak

Granula-granula RNA

dan protein-sebagian

melekat ke RE kasar

sebagian di sitoplasma

Sintesis protein

9 Vesikel sekretorik Bervariasi

Paket-paket produk

sekretorik yang

terbungkus membran

Menyimpan produk

sekretorik sampai

mendapat sinyal

mengosongkan isinya ke

luar sel

10 Inklusi Bervariasi Granula glikogen butir

lemak

Menyimpan kelebihan

nutrisi

Sitoskeleton

11 Mikrotubulus Banyak

Pipa-pipa berongga

langsing panjang yang

terdiri dari molekul-

molekul tubulin

-Mempertahankan bentuk

sel asimetris

-Mengkoordinasikan

gerakan sel yang

kompleks

-Memfasilitasi transportasi

vesikel didalam sel

-Berfungsi sebagai

komponen strukturan dan

fungsional yang dominan

pada silia dan flagela

-Membentuk mitotic

spindle selama

pembelahan sel

12 Mikrofilament Banyak

Rantai-rantai molekul

aktin yang berjalin secara

heliks mikrofilamen

yang terdiri dari molekul

miosin juga terdapat di

sel-sel otot

-Berperan penting pada

berbagai sistem kontraktil

sel

-Berperan dominan pada

kontraksi otot

-Membentuk perangkat

kontraktil bukan-otot

misal sel darah

-Sebagai penguat mekanis

untuk mikrovili

-Meningkatkan luas

permukaan untuk

penyerapan di usus dan

ginjal

-Mengalami spesialisasi

untuk mendeteksi suara

dan perubahan posisi di

telinga

13 Filament

Intermediet Banyak

Protein ireguler seperti

benang

Memiliki peran struktural

di bagian-bagian sel yang

mendapat stres mekanis

14 Kisi-kisi

mikrotrabekuler 1

Jalinan filament-filamen

yang sangat halus dan

saling berkaitan

-Menggantung dan

menghubungkan secara

fungsional unsure-unsur

sitoskeleton yang lebih

besat dan berbagai organel

-Mengorganisasikan

enzim sitosol

-Bertanggung jawab dalam

menentukan bentuk

rigiditas dan geometri

ruang setiap jenis sel

ldquotulangrdquo sel

-Bertanggung jawab untuk

mengarahkan transportasi

intrasel dan utuk mengatur

gerakan sel ldquootot selrdquo

-Tampak berperan dalam

mengatur pertumbuhan

dan pembelahan sel

TRANSPOR MEMBRAN

Transpor membran adalah pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke

dalam sel yang sangat dipengaruhi oleh kemampuan membran plasma dalam menerima

materi tersebut dan gaya atau kekuatan agar terjadinya pergerakan tersebut

a Sifat membran plasma

1 Permeabel Jika suatu bahan dapat menembus membran plasma

2 Impermiabel Jika suatu bahan tidak dapat menembus membran plasma

3 Selektif Permeabel Jika memungkinkan sebagian partikel lewat sementara

mencegah yang lain

b Sifat partikel yang dapat menembus membran plasma

1 Kelarutan relatif partikel dalam lemak

Struktrur membran sel yang berupa fosfolipid (lemak) membuat partikel-partikel

yang masuk ke dalam membran sel hanya partikel yang larut dalam lemak dan

molekul bersifat nonpolar

2 Ukuran partikel

Partikel yang kelarutan lemaknya rendah dan terlalu besar bagi saluran maka

partikel tersebut tidak dapat menembus membran dengan kemampuannya sendiri

Namun sebagian dari partikel ini harus menembus membran agar sel dapat

bertahan hidup dan berfungsi Oleh karena itu partikel tersebut akan ditranspor

menggunakan bantuan

1 Transpor Pasif

Proses transpor zat yang tidak membutuhkan energi untuk melewati membran plasma

disebut transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni

gradien konsentrasinya Transpor pasif ini bersifat spontan Difusi osmosis dan difusi

terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk Osmosis

mengandung enzim-

enzim oksidatif

Mempunyai

membran tunggal

terdiri dari lipid dan

protein

b Enzim-enzim dengan

struktur yang

kompleks

yang berperan dalam

proses glukoneogenesis

b ndashMencerna protein

yang akan dihancurkan

dengan melekatkan

pada ubikuitin

-Degradasi protein

untuk menghilangkan

kelebihan enzim dan

protein lain yang tidak

berguna lagi untuk sel

dan menghilangkan

protein yang secara

keliru dibentuk

6 Sentriol

Struktur silindris

(berdiameter 015 microm

dan panjang 03-05

microm) yang tersusun

terutama atas

mikrotubulus pendek

yangsangat teratur

Mengatur pembelahan sel

produksi mikrotubulus dan

mikrofilamen produksi

silia dan flagella dan

mengontrol kadar garam

Sitosol

7

Enzim-enzim

metabolisme

perantara

Banyak Susunan sekuensial di

dalam sitoskeleton

Reaksi intrasel yang

melibatkan penguraian

sintesis dan transformasi

molekul-molekul kecil

8 Ribosom Banyak

Granula-granula RNA

dan protein-sebagian

melekat ke RE kasar

sebagian di sitoplasma

Sintesis protein

9 Vesikel sekretorik Bervariasi

Paket-paket produk

sekretorik yang

terbungkus membran

Menyimpan produk

sekretorik sampai

mendapat sinyal

mengosongkan isinya ke

luar sel

10 Inklusi Bervariasi Granula glikogen butir

lemak

Menyimpan kelebihan

nutrisi

Sitoskeleton

11 Mikrotubulus Banyak

Pipa-pipa berongga

langsing panjang yang

terdiri dari molekul-

molekul tubulin

-Mempertahankan bentuk

sel asimetris

-Mengkoordinasikan

gerakan sel yang

kompleks

-Memfasilitasi transportasi

vesikel didalam sel

-Berfungsi sebagai

komponen strukturan dan

fungsional yang dominan

pada silia dan flagela

-Membentuk mitotic

spindle selama

pembelahan sel

12 Mikrofilament Banyak

Rantai-rantai molekul

aktin yang berjalin secara

heliks mikrofilamen

yang terdiri dari molekul

miosin juga terdapat di

sel-sel otot

-Berperan penting pada

berbagai sistem kontraktil

sel

-Berperan dominan pada

kontraksi otot

-Membentuk perangkat

kontraktil bukan-otot

misal sel darah

-Sebagai penguat mekanis

untuk mikrovili

-Meningkatkan luas

permukaan untuk

penyerapan di usus dan

ginjal

-Mengalami spesialisasi

untuk mendeteksi suara

dan perubahan posisi di

telinga

13 Filament

Intermediet Banyak

Protein ireguler seperti

benang

Memiliki peran struktural

di bagian-bagian sel yang

mendapat stres mekanis

14 Kisi-kisi

mikrotrabekuler 1

Jalinan filament-filamen

yang sangat halus dan

saling berkaitan

-Menggantung dan

menghubungkan secara

fungsional unsure-unsur

sitoskeleton yang lebih

besat dan berbagai organel

-Mengorganisasikan

enzim sitosol

-Bertanggung jawab dalam

menentukan bentuk

rigiditas dan geometri

ruang setiap jenis sel

ldquotulangrdquo sel

-Bertanggung jawab untuk

mengarahkan transportasi

intrasel dan utuk mengatur

gerakan sel ldquootot selrdquo

-Tampak berperan dalam

mengatur pertumbuhan

dan pembelahan sel

TRANSPOR MEMBRAN

Transpor membran adalah pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke

dalam sel yang sangat dipengaruhi oleh kemampuan membran plasma dalam menerima

materi tersebut dan gaya atau kekuatan agar terjadinya pergerakan tersebut

a Sifat membran plasma

1 Permeabel Jika suatu bahan dapat menembus membran plasma

2 Impermiabel Jika suatu bahan tidak dapat menembus membran plasma

3 Selektif Permeabel Jika memungkinkan sebagian partikel lewat sementara

mencegah yang lain

b Sifat partikel yang dapat menembus membran plasma

1 Kelarutan relatif partikel dalam lemak

Struktrur membran sel yang berupa fosfolipid (lemak) membuat partikel-partikel

yang masuk ke dalam membran sel hanya partikel yang larut dalam lemak dan

molekul bersifat nonpolar

2 Ukuran partikel

Partikel yang kelarutan lemaknya rendah dan terlalu besar bagi saluran maka

partikel tersebut tidak dapat menembus membran dengan kemampuannya sendiri

Namun sebagian dari partikel ini harus menembus membran agar sel dapat

bertahan hidup dan berfungsi Oleh karena itu partikel tersebut akan ditranspor

menggunakan bantuan

1 Transpor Pasif

Proses transpor zat yang tidak membutuhkan energi untuk melewati membran plasma

disebut transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni

gradien konsentrasinya Transpor pasif ini bersifat spontan Difusi osmosis dan difusi

terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk Osmosis

mengosongkan isinya ke

luar sel

10 Inklusi Bervariasi Granula glikogen butir

lemak

Menyimpan kelebihan

nutrisi

Sitoskeleton

11 Mikrotubulus Banyak

Pipa-pipa berongga

langsing panjang yang

terdiri dari molekul-

molekul tubulin

-Mempertahankan bentuk

sel asimetris

-Mengkoordinasikan

gerakan sel yang

kompleks

-Memfasilitasi transportasi

vesikel didalam sel

-Berfungsi sebagai

komponen strukturan dan

fungsional yang dominan

pada silia dan flagela

-Membentuk mitotic

spindle selama

pembelahan sel

12 Mikrofilament Banyak

Rantai-rantai molekul

aktin yang berjalin secara

heliks mikrofilamen

yang terdiri dari molekul

miosin juga terdapat di

sel-sel otot

-Berperan penting pada

berbagai sistem kontraktil

sel

-Berperan dominan pada

kontraksi otot

-Membentuk perangkat

kontraktil bukan-otot

misal sel darah

-Sebagai penguat mekanis

untuk mikrovili

-Meningkatkan luas

permukaan untuk

penyerapan di usus dan

ginjal

-Mengalami spesialisasi

untuk mendeteksi suara

dan perubahan posisi di

telinga

13 Filament

Intermediet Banyak

Protein ireguler seperti

benang

Memiliki peran struktural

di bagian-bagian sel yang

mendapat stres mekanis

14 Kisi-kisi

mikrotrabekuler 1

Jalinan filament-filamen

yang sangat halus dan

saling berkaitan

-Menggantung dan

menghubungkan secara

fungsional unsure-unsur

sitoskeleton yang lebih

besat dan berbagai organel

-Mengorganisasikan

enzim sitosol

-Bertanggung jawab dalam

menentukan bentuk

rigiditas dan geometri

ruang setiap jenis sel

ldquotulangrdquo sel

-Bertanggung jawab untuk

mengarahkan transportasi

intrasel dan utuk mengatur

gerakan sel ldquootot selrdquo

-Tampak berperan dalam

mengatur pertumbuhan

dan pembelahan sel

TRANSPOR MEMBRAN

Transpor membran adalah pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke

dalam sel yang sangat dipengaruhi oleh kemampuan membran plasma dalam menerima

materi tersebut dan gaya atau kekuatan agar terjadinya pergerakan tersebut

a Sifat membran plasma

1 Permeabel Jika suatu bahan dapat menembus membran plasma

2 Impermiabel Jika suatu bahan tidak dapat menembus membran plasma

3 Selektif Permeabel Jika memungkinkan sebagian partikel lewat sementara

mencegah yang lain

b Sifat partikel yang dapat menembus membran plasma

1 Kelarutan relatif partikel dalam lemak

Struktrur membran sel yang berupa fosfolipid (lemak) membuat partikel-partikel

yang masuk ke dalam membran sel hanya partikel yang larut dalam lemak dan

molekul bersifat nonpolar

2 Ukuran partikel

Partikel yang kelarutan lemaknya rendah dan terlalu besar bagi saluran maka

partikel tersebut tidak dapat menembus membran dengan kemampuannya sendiri

Namun sebagian dari partikel ini harus menembus membran agar sel dapat

bertahan hidup dan berfungsi Oleh karena itu partikel tersebut akan ditranspor

menggunakan bantuan

1 Transpor Pasif

Proses transpor zat yang tidak membutuhkan energi untuk melewati membran plasma

disebut transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni

gradien konsentrasinya Transpor pasif ini bersifat spontan Difusi osmosis dan difusi

terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk Osmosis

-Mengalami spesialisasi

untuk mendeteksi suara

dan perubahan posisi di

telinga

13 Filament

Intermediet Banyak

Protein ireguler seperti

benang

Memiliki peran struktural

di bagian-bagian sel yang

mendapat stres mekanis

14 Kisi-kisi

mikrotrabekuler 1

Jalinan filament-filamen

yang sangat halus dan

saling berkaitan

-Menggantung dan

menghubungkan secara

fungsional unsure-unsur

sitoskeleton yang lebih

besat dan berbagai organel

-Mengorganisasikan

enzim sitosol

-Bertanggung jawab dalam

menentukan bentuk

rigiditas dan geometri

ruang setiap jenis sel

ldquotulangrdquo sel

-Bertanggung jawab untuk

mengarahkan transportasi

intrasel dan utuk mengatur

gerakan sel ldquootot selrdquo

-Tampak berperan dalam

mengatur pertumbuhan

dan pembelahan sel

TRANSPOR MEMBRAN

Transpor membran adalah pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke

dalam sel yang sangat dipengaruhi oleh kemampuan membran plasma dalam menerima

materi tersebut dan gaya atau kekuatan agar terjadinya pergerakan tersebut

a Sifat membran plasma

1 Permeabel Jika suatu bahan dapat menembus membran plasma

2 Impermiabel Jika suatu bahan tidak dapat menembus membran plasma

3 Selektif Permeabel Jika memungkinkan sebagian partikel lewat sementara

mencegah yang lain

b Sifat partikel yang dapat menembus membran plasma

1 Kelarutan relatif partikel dalam lemak

Struktrur membran sel yang berupa fosfolipid (lemak) membuat partikel-partikel

yang masuk ke dalam membran sel hanya partikel yang larut dalam lemak dan

molekul bersifat nonpolar

2 Ukuran partikel

Partikel yang kelarutan lemaknya rendah dan terlalu besar bagi saluran maka

partikel tersebut tidak dapat menembus membran dengan kemampuannya sendiri

Namun sebagian dari partikel ini harus menembus membran agar sel dapat

bertahan hidup dan berfungsi Oleh karena itu partikel tersebut akan ditranspor

menggunakan bantuan

1 Transpor Pasif

Proses transpor zat yang tidak membutuhkan energi untuk melewati membran plasma

disebut transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni

gradien konsentrasinya Transpor pasif ini bersifat spontan Difusi osmosis dan difusi

terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk Osmosis

a Sifat membran plasma

1 Permeabel Jika suatu bahan dapat menembus membran plasma

2 Impermiabel Jika suatu bahan tidak dapat menembus membran plasma

3 Selektif Permeabel Jika memungkinkan sebagian partikel lewat sementara

mencegah yang lain

b Sifat partikel yang dapat menembus membran plasma

1 Kelarutan relatif partikel dalam lemak

Struktrur membran sel yang berupa fosfolipid (lemak) membuat partikel-partikel

yang masuk ke dalam membran sel hanya partikel yang larut dalam lemak dan

molekul bersifat nonpolar

2 Ukuran partikel

Partikel yang kelarutan lemaknya rendah dan terlalu besar bagi saluran maka

partikel tersebut tidak dapat menembus membran dengan kemampuannya sendiri

Namun sebagian dari partikel ini harus menembus membran agar sel dapat

bertahan hidup dan berfungsi Oleh karena itu partikel tersebut akan ditranspor

menggunakan bantuan

1 Transpor Pasif

Proses transpor zat yang tidak membutuhkan energi untuk melewati membran plasma

disebut transpor pasif Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni

gradien konsentrasinya Transpor pasif ini bersifat spontan Difusi osmosis dan difusi

terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif Difusi terjadi akibat gerak termal yang

meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih

acak Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk Osmosis

merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan

oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis) Difusi terfasilitasi juga

masih dianggap ke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien

konsentrasinya

Yang termasuk transpor pasif antara lain

1) Difusi Sederhana

Difusi sederhana atau yang lebih sering hanya disebut difusi merupakan

peristiwa mengalirnyaberpindahnya suatu molekul dari konsentarsi tinggi ke

konsentrasi rendah Molekul ini bersifat nonpolar dan larut dalam lemak

Mekanismenya adalah zat tersangkut oleh membran gradienmembran yang

konsentrasinya lebih tinggi ke gradien dengan membran yang mempunyai konsentrasi

lebih rendah dengan jumlah mulekul terbatas

Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar Lambat

laun cairan menjadi manis Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi

dalam udara Contoh difusi yang lain lagi adalah perpindahan lemak O2 CO2

hormone steroid dan beberapa jenis obat-obatan melewati membran plasma (bagian

lipid)

Hukum Difusi Fick (faktor yang mempengaruhi difusi)

1 Besar perbedaan gradien konsentrasi Semakin besar perbaan gradien

konsentrasi maka semakin cepat laju difusi

2 Permeabilitas membran terhadap bahan Semakin permeabel membran terhadap

suatu bahan maka semakin cepat laju difusi

3 Luas permukaan membran tempat berlangsungnya difusi Semakin luas

permukaan membran terhadap suatu bahan maka semakin cepat laju difusi

4 Berat molekul bahan Semakin ringan molekul tersebut maka semakin cepat laju

difusi

5 Jarak difusi yang harus ditempuh Semakin besar jarak semakin lambat laju

difusi

Kecepatan difusi bergantung pada

- Jarak Semakin dekat jarak semakin cepat proses difusi

- Ukuran Molekul Semakin kecil makin cepat

- Temperatur Semakin tinggi temperature semakin cepat difusinya (pada suhu

tubuh 37OC)

- Gradient Size semakin besar semakin cepat

- Electrical forces bagian dalam membrane sel memiliki lebih banyak muatan

negative daripada muatan positif Muatan ini mempengaruhi ion2 yang akan

masuk sel perpindahan ion2 yang masuk karena gaya kimia dan gaya listrik

disebut electrochemical gradient

Macam-macam difusi

Simple diffusion Molekul masuk melalui fosfolipid bilayer Yang

bisa masuk alcohol asam lemak gas terlarut steroid bahan yang larut

dalam lemak

Chanel Mediated diffusion Terbentuk oleh transmembran protein

Yang bisa masuk glukosa dan molekul air Diamana kecepatannya

bergantung pada tersedianya channel yang sesuai

Difusi membran dapat terjadi melalui 2 komponen membran plasma

Difusi melalui lipid bilayer Molekul yang ditransportasi melalui lipid

bilayer adalah molekul nonpolar ukuran apapun misalnya O2 CO2

asam lemak) Batas difusi ini adalah hingga gradien lenyap (keadaan

setimbang)

Difusi melalui saluran protein Molekul yang ditransportasi melalui

saluran protein adalah ion kecil tertentu seperti Na+ K

+ Ca

++ Cl

-

Batas difusi ini adalah hingga gradien lenyap (keadaan setimbang)

2) Difusi Terfasilitasi

Perpindahan molekul zat terlarut yang tidak mampu menembus membran

plasma melalui perantaraan pembawa (biasanya adalah protein) dengan cara

mengikatkan diri kepada protein carrier (protein integral transmembran yang

mengantar molekul suatu zat polar tertentu atau golongan zat yang terlalu besar untuk

melewati saluran membran seperti gula dan asam amino) atau melewati protein

channel (protein transmembran yang berfungsi untuk mengangkut zat biasanya ion

asam lemak) Batas difusi ini adalah hingga gradien lenyap (keadaan

setimbang)

Difusi melalui saluran protein Molekul yang ditransportasi melalui

saluran protein adalah ion kecil tertentu seperti Na+ K

+ Ca

++ Cl

-

Batas difusi ini adalah hingga gradien lenyap (keadaan setimbang)

2) Difusi Terfasilitasi

Perpindahan molekul zat terlarut yang tidak mampu menembus membran

plasma melalui perantaraan pembawa (biasanya adalah protein) dengan cara

mengikatkan diri kepada protein carrier (protein integral transmembran yang

mengantar molekul suatu zat polar tertentu atau golongan zat yang terlalu besar untuk

melewati saluran membran seperti gula dan asam amino) atau melewati protein

channel (protein transmembran yang berfungsi untuk mengangkut zat biasanya ion

atau air melalui saluran air dari satu sisi membran ke sisi yang lain) Contohnya

adalah pergerakkan glukosa ke dalam sel

Transport dengan cara difusi fasilitas mempunyai perbedaan dengan difusi

sederhana yaitu difusi fasilitas terjadi melalui carrier spesifik dan difusi ini

mempunyai kecepatan transport maksimum (Vmax) Suatu bahan yang akan

ditransport lewat cara ini akan terikat lebih dahulu dengan carrier protein yang

spesifik dan ikatan ini akan membuka channel tertentu untuk membawa ikatan ini ke

dalam sel Jika konsentrasi bahan ini terus ditingkatkan maka jumlah carrier akan

habis berikatan dengan bahan tersebut sehingga pada saat itu kecepatan difusi menjadi

maksimal (Vmax) Pada difusi sederhana hal ini tidak terjadi makin banyak bahan

kecepatan transport bahan maakin meningkat tanpa batas

Mekanismenya adalah zat yang tersalurkan melewati struktur tertentu yang

menyerupai pori - pori membran dan disebut dengan zat karier ( pembawa) Prosesnya

hampir sama dengan difusi haya saja zat yang melewati membran dibawa oleh zat

karier misalnya adalah ion ( Na+ K+) atau dengan memanfaatkan zat penyusun

membran sel seperti protein Protein karier akan melekat pada zat yang diangkut

kemudian proses pengangkutannya dapat dilakukan dengan cara berputar (rotasi)

melewati pori membran

- Substansi yang diangkut glukosa dan asam amino

- Faktor yg mempengaruhi gradient konsentrasi temperature

-Tidak butuh ATP dari konsentrasi tinggi ke rendah tujuan menurunkan

gradient konsentrasi

- Proses

1) Substansi harus terikat dulu pada ldquoreceptor siterdquo dari protein karier

2) Setelah itu protein karier berubah bentuk

3) Substansi melewati membrane menuju sitoplasma

- Jika protein karier sudah jenuh kecepatan transportasi tidak dapat bertambah

- Pada beberapa sel (sel otot lemak dll) pengangkitan glukosa dirangsang oleh

hormone insulin

3) Osmosis

Adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang

lebih encer ke bagian yang lebih pekat Membran semipermeabel harus dapat

ditembus oleh pelarut tapi tidak oleh zat terlarut yang mengakibatkan gradien

tekanan sepanjang membran Osmosis merupakan suatu fenomena alami tapi dapat

dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan

konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih

encer Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut

melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang

lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor

Air akan bergerak dari daerah yang mempunyai konsentrasi larutan rendah ke

daerah yang mempunyai konsentrasi larutan tinggi Air akan bergerak dari daerah

yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi kekonsentrasi zat pelarut yang rendah Sel akan

mengerut jika berada pada lingkungan yang mempunyai konsentrasi larutan lebih

tinggi Hal ini terjadi karena air akan keluar meninggalkan sel secara osmosis

Sebaliknya jika sel berada pada lingkungan yang hipotonis (konsentrasi rendah) sel

akan banyak menyerap air karena air berosmosis dari lingkungan ke dalam sel

Osmosis akan terus berlanjut hingga kedua larutan isotonis atau hingga dihentikan

sendiri oleh tekanan hidrostatik

Meskipun air sangat polar melalui lapisan ganda lipid (osmosis) tetapi ditolak

oleh ekor lipid hidrofobik Meskipun masih hipotetis terdapat penjelasan bahwa

pergerakan acak dari lipid membran membuka celah kecil di antara ekor mereka

menggeliat memungkinkan air untuk tergelincir dan geser jalan melalui membran

3) Osmosis

Adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang

lebih encer ke bagian yang lebih pekat Membran semipermeabel harus dapat

ditembus oleh pelarut tapi tidak oleh zat terlarut yang mengakibatkan gradien

tekanan sepanjang membran Osmosis merupakan suatu fenomena alami tapi dapat

dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan

konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih

encer Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut

melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang

lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor

Air akan bergerak dari daerah yang mempunyai konsentrasi larutan rendah ke

daerah yang mempunyai konsentrasi larutan tinggi Air akan bergerak dari daerah

yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi kekonsentrasi zat pelarut yang rendah Sel akan

mengerut jika berada pada lingkungan yang mempunyai konsentrasi larutan lebih

tinggi Hal ini terjadi karena air akan keluar meninggalkan sel secara osmosis

Sebaliknya jika sel berada pada lingkungan yang hipotonis (konsentrasi rendah) sel

akan banyak menyerap air karena air berosmosis dari lingkungan ke dalam sel

Osmosis akan terus berlanjut hingga kedua larutan isotonis atau hingga dihentikan

sendiri oleh tekanan hidrostatik

Meskipun air sangat polar melalui lapisan ganda lipid (osmosis) tetapi ditolak

oleh ekor lipid hidrofobik Meskipun masih hipotetis terdapat penjelasan bahwa

pergerakan acak dari lipid membran membuka celah kecil di antara ekor mereka

menggeliat memungkinkan air untuk tergelincir dan geser jalan melalui membran

dengan bergerak dari celah Air juga bergerak secara bebas dan reversibel melalui

saluran spesifik air dibangun oleh protein transmembran disebut aquaporins (AQP)

Tekanan osmosis tekanan yang diberikan air ketika masuk dapat diukur dengan

memberikan tekanan hidrostatik yang setara dengan tekanan osmosis pemberian

tekanan hidrostatik juga dapat menghentikan proses osmosis

Contoh peristiwa osmosis sel darah merah pada lingkungan

Isotonis = Keadaan setimbang

Pada larutan isotonis sel tumbuhan dan sel darah merah akan tetap normal

bentuknya

Hipertonis = Air keluar dari sel sel mengerucut dan mengalami krenasi

Pada larutan hipertonis sel tumbuhan akan kehilangan tekanan turgor dan

mengalami plasmolisis (lepasnya membran sel dari dinding sel) Sedangkan sel

hewansel darah merah dalam larutan hipertonis menyebabkan sel hewansel

darah merah mengalami krenasi atau keriput karena kehilangan air

Hipotonis = Air masuk ke dalam sel sel membengkak dan pecah (lisis)

Pada larutan hipotonis sel tumbuhan akan mengembang dari ukuran normalnya

dan mengalami peningkatan tekanan turgor sehingga sel menjadi keras

Sedangkan sel hewansel darah merah dimasukkan dalam larutan hipotonis sel

darah merah akan mengembang dan kemudian pecah lisis hal irri karena sei

hewan tidak memiliki dinding sel

2 Transportasi Aktif

Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak

spontan Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi sehingga

menggunakan energy (ATP) Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa

protein yang sering disebut dengan pompa ion Contoh protein yang terlibat dalam

transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein serta ionophore

Transport aktif terbagi atas transport aktif primer dan sekunder Transport aktif

sekunder juga terdiri atas co-transport dan counter transport (exchange)

Terdapat tiga protein transporter yang terlibat dalam transport aktif

bull Uniport pergerakan ion tunggal dalam satu arah misalnya protein pengikat kalsium

terdapat dalam membrane plasma dan RE pada sel-sel yang aktif mentransport ion Ca2+ dari

daerah konsentrasi tinggi baik dari dalam maupun luar RE

bull Symport pergerakan dua jenis ion dalam arah yang sama Misalnya pengambilan asam

amino dari usus halus ke sel-sel yang membatasinya memerlukan pengikatan ion Na+ dan

asam amino secara bersamaan ke protein transporter yang sama

bull Antiports pergerakan dua ion pada arah yang berlawanan Satu ke luar dan yang lain ke

dalam sel Misalnya banyak sel yang memiliki pompa Na-K yang menggerakkan Na+ ke luar

sel dan K+ ke dalam sel

Symport dan antiport dikenal sebagai transporter berpasangan karena kedua tipe ini

menggerakkan ion pada saat bersamaan

1) Transpor Aktif Primer

Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan

menghasilkan energi untuk transpor ini contoh transpor aktif primer adalah

pompa ion Na- dan ion K+ Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada

di luar sel sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam

sel Untuk mempertahankan kondisi tersebut ion-ion Na+ dan K+ harus selalu

dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP

Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel Untuk

hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran

yang berperan sebagai enzim

2) Transpor Aktif Sekunder

Transport aktif sekunder tidak menggunakan ATP secara langsung energi disediakan

oleh gradien konsentrasi ion yang dihasilkan dari transport aktif primer Pada

transport aktif sekunder konsentrasi Na+ yang dimantapkan oleh transport aktif

primer menggerakkan transport aktif sekunder dari glukosa Perpindahan glukosa

melintasi membran melawan gradient konsentrasi dibantu oleh protein simport untuk

pergerakan ion Na+ ke dalam sel Tranpor aktif sekunder juga merupakan transpor

pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan

molekul lain Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus

menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion

Na+ Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan memperoleh

energi dari gradien elektrokimia

21 Transport sekunder co-transport

Pada transport sekunder co-transport glukosa atau asam amino akan ditransport

masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium Natrium yang masuk akibat

perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel meskipun

asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel tetapi

asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi

Na) Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-

transport

22 Transport sekunder counter-transport

Pada proses counter transportexchange masuknya ion Na ke dalam sel akan

menyebabkan bahan lain ditransport keluar Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-

H exchange Pada Na-Ca exchange 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk

setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel

khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung Na-H

exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus

proksimal ginjal sehingga turut mengatur pH dalam sel

Berdasarkan Pembentukan Vesikular

Selain itu untuk molekul-molekul besar seperti hormon kita mengenal transpor

vesikuler (vesicular transport) Transpor vesikuler adalah transpor aktif yang

menggunakan ATP dan melibatkan vesikel untuk menyelubungi zat yang dipindahkan

Vesikel merupakan kendaraan yang membawa materi dari satu organel ke organel

lainnya Transpor vesikuler dibedakan menjadi endositosis eksositosis dan Intercellular

Vesicula Transport

1Endositosis

Endositosis adalah cara transportasi zat dimana membran plasma mengelilingi zat

yang akan dimakan kemudian permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yang

membungkus zat yang dimakan tersebut di dalam sel Endositosis terbagi menjadi 3

jenis yaitu

Pinocytosis (Sel Minum)

Pinositosis merupakan internalisasi butiran kecil cairan ekstrasel Pertama membran

plasma melengkung ke dalam membentuk kantung yang mengandung sedikit CES

Lalu membran plasma menutup di permukaan kantung menjebak isi dalam sebuah

vesikel endositosik kecil intrasel Lalu sebuah protein Dinamin tersebut memutus

vesikel endositosik dengan memutir leher kantung sehingga terlepas dari membran

permukaan

Fagositosis (Sel Makan)

Fagositosis merupakan internalisasi partikel multimolekul besar Dilakukan hanya

pada sel-sel tertentu seperti mikrofage Partikel besar (gt05μm diameter) dari

lingkungan terbentuk fagosom Fagosom berperan bersama-sama dengan lisosom

_fagolisosom Contoh sel makrofag neutrophil Fagositosis yang membentuk

tonjolan di permukaan berupa pseudopia ketika bertemu dengan bakteri atau bahan

berbahaya lainnya Lalu pseudopia tersebut mengelilingi atau menelan dan

menahannya dalam suatu vesikel internal Lisosom kemudian menyatu dengan

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

2 Transportasi Aktif

Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak

spontan Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi sehingga

menggunakan energy (ATP) Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa

protein yang sering disebut dengan pompa ion Contoh protein yang terlibat dalam

transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein serta ionophore

Transport aktif terbagi atas transport aktif primer dan sekunder Transport aktif

sekunder juga terdiri atas co-transport dan counter transport (exchange)

Terdapat tiga protein transporter yang terlibat dalam transport aktif

bull Uniport pergerakan ion tunggal dalam satu arah misalnya protein pengikat kalsium

terdapat dalam membrane plasma dan RE pada sel-sel yang aktif mentransport ion Ca2+ dari

daerah konsentrasi tinggi baik dari dalam maupun luar RE

bull Symport pergerakan dua jenis ion dalam arah yang sama Misalnya pengambilan asam

amino dari usus halus ke sel-sel yang membatasinya memerlukan pengikatan ion Na+ dan

asam amino secara bersamaan ke protein transporter yang sama

bull Antiports pergerakan dua ion pada arah yang berlawanan Satu ke luar dan yang lain ke

dalam sel Misalnya banyak sel yang memiliki pompa Na-K yang menggerakkan Na+ ke luar

sel dan K+ ke dalam sel

Symport dan antiport dikenal sebagai transporter berpasangan karena kedua tipe ini

menggerakkan ion pada saat bersamaan

1) Transpor Aktif Primer

Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan

menghasilkan energi untuk transpor ini contoh transpor aktif primer adalah

pompa ion Na- dan ion K+ Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada

di luar sel sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam

sel Untuk mempertahankan kondisi tersebut ion-ion Na+ dan K+ harus selalu

dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP

Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel Untuk

hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran

yang berperan sebagai enzim

2) Transpor Aktif Sekunder

Transport aktif sekunder tidak menggunakan ATP secara langsung energi disediakan

oleh gradien konsentrasi ion yang dihasilkan dari transport aktif primer Pada

transport aktif sekunder konsentrasi Na+ yang dimantapkan oleh transport aktif

primer menggerakkan transport aktif sekunder dari glukosa Perpindahan glukosa

melintasi membran melawan gradient konsentrasi dibantu oleh protein simport untuk

pergerakan ion Na+ ke dalam sel Tranpor aktif sekunder juga merupakan transpor

pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan

molekul lain Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus

menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion

Na+ Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan memperoleh

energi dari gradien elektrokimia

21 Transport sekunder co-transport

Pada transport sekunder co-transport glukosa atau asam amino akan ditransport

masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium Natrium yang masuk akibat

perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel meskipun

asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel tetapi

asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi

Na) Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-

transport

22 Transport sekunder counter-transport

Pada proses counter transportexchange masuknya ion Na ke dalam sel akan

menyebabkan bahan lain ditransport keluar Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-

H exchange Pada Na-Ca exchange 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk

setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel

khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung Na-H

exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus

proksimal ginjal sehingga turut mengatur pH dalam sel

Berdasarkan Pembentukan Vesikular

Selain itu untuk molekul-molekul besar seperti hormon kita mengenal transpor

vesikuler (vesicular transport) Transpor vesikuler adalah transpor aktif yang

menggunakan ATP dan melibatkan vesikel untuk menyelubungi zat yang dipindahkan

Vesikel merupakan kendaraan yang membawa materi dari satu organel ke organel

lainnya Transpor vesikuler dibedakan menjadi endositosis eksositosis dan Intercellular

Vesicula Transport

1Endositosis

Endositosis adalah cara transportasi zat dimana membran plasma mengelilingi zat

yang akan dimakan kemudian permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yang

membungkus zat yang dimakan tersebut di dalam sel Endositosis terbagi menjadi 3

jenis yaitu

Pinocytosis (Sel Minum)

Pinositosis merupakan internalisasi butiran kecil cairan ekstrasel Pertama membran

plasma melengkung ke dalam membentuk kantung yang mengandung sedikit CES

Lalu membran plasma menutup di permukaan kantung menjebak isi dalam sebuah

vesikel endositosik kecil intrasel Lalu sebuah protein Dinamin tersebut memutus

vesikel endositosik dengan memutir leher kantung sehingga terlepas dari membran

permukaan

Fagositosis (Sel Makan)

Fagositosis merupakan internalisasi partikel multimolekul besar Dilakukan hanya

pada sel-sel tertentu seperti mikrofage Partikel besar (gt05μm diameter) dari

lingkungan terbentuk fagosom Fagosom berperan bersama-sama dengan lisosom

_fagolisosom Contoh sel makrofag neutrophil Fagositosis yang membentuk

tonjolan di permukaan berupa pseudopia ketika bertemu dengan bakteri atau bahan

berbahaya lainnya Lalu pseudopia tersebut mengelilingi atau menelan dan

menahannya dalam suatu vesikel internal Lisosom kemudian menyatu dengan

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

1) Transpor Aktif Primer

Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan

menghasilkan energi untuk transpor ini contoh transpor aktif primer adalah

pompa ion Na- dan ion K+ Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada

di luar sel sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam

sel Untuk mempertahankan kondisi tersebut ion-ion Na+ dan K+ harus selalu

dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP

Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel Untuk

hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran

yang berperan sebagai enzim

2) Transpor Aktif Sekunder

Transport aktif sekunder tidak menggunakan ATP secara langsung energi disediakan

oleh gradien konsentrasi ion yang dihasilkan dari transport aktif primer Pada

transport aktif sekunder konsentrasi Na+ yang dimantapkan oleh transport aktif

primer menggerakkan transport aktif sekunder dari glukosa Perpindahan glukosa

melintasi membran melawan gradient konsentrasi dibantu oleh protein simport untuk

pergerakan ion Na+ ke dalam sel Tranpor aktif sekunder juga merupakan transpor

pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan

molekul lain Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus

menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion

Na+ Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan memperoleh

energi dari gradien elektrokimia

21 Transport sekunder co-transport

Pada transport sekunder co-transport glukosa atau asam amino akan ditransport

masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium Natrium yang masuk akibat

perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel meskipun

asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel tetapi

asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi

Na) Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-

transport

22 Transport sekunder counter-transport

Pada proses counter transportexchange masuknya ion Na ke dalam sel akan

menyebabkan bahan lain ditransport keluar Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-

H exchange Pada Na-Ca exchange 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk

setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel

khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung Na-H

exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus

proksimal ginjal sehingga turut mengatur pH dalam sel

Berdasarkan Pembentukan Vesikular

Selain itu untuk molekul-molekul besar seperti hormon kita mengenal transpor

vesikuler (vesicular transport) Transpor vesikuler adalah transpor aktif yang

menggunakan ATP dan melibatkan vesikel untuk menyelubungi zat yang dipindahkan

Vesikel merupakan kendaraan yang membawa materi dari satu organel ke organel

lainnya Transpor vesikuler dibedakan menjadi endositosis eksositosis dan Intercellular

Vesicula Transport

1Endositosis

Endositosis adalah cara transportasi zat dimana membran plasma mengelilingi zat

yang akan dimakan kemudian permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yang

membungkus zat yang dimakan tersebut di dalam sel Endositosis terbagi menjadi 3

jenis yaitu

Pinocytosis (Sel Minum)

Pinositosis merupakan internalisasi butiran kecil cairan ekstrasel Pertama membran

plasma melengkung ke dalam membentuk kantung yang mengandung sedikit CES

Lalu membran plasma menutup di permukaan kantung menjebak isi dalam sebuah

vesikel endositosik kecil intrasel Lalu sebuah protein Dinamin tersebut memutus

vesikel endositosik dengan memutir leher kantung sehingga terlepas dari membran

permukaan

Fagositosis (Sel Makan)

Fagositosis merupakan internalisasi partikel multimolekul besar Dilakukan hanya

pada sel-sel tertentu seperti mikrofage Partikel besar (gt05μm diameter) dari

lingkungan terbentuk fagosom Fagosom berperan bersama-sama dengan lisosom

_fagolisosom Contoh sel makrofag neutrophil Fagositosis yang membentuk

tonjolan di permukaan berupa pseudopia ketika bertemu dengan bakteri atau bahan

berbahaya lainnya Lalu pseudopia tersebut mengelilingi atau menelan dan

menahannya dalam suatu vesikel internal Lisosom kemudian menyatu dengan

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

2) Transpor Aktif Sekunder

Transport aktif sekunder tidak menggunakan ATP secara langsung energi disediakan

oleh gradien konsentrasi ion yang dihasilkan dari transport aktif primer Pada

transport aktif sekunder konsentrasi Na+ yang dimantapkan oleh transport aktif

primer menggerakkan transport aktif sekunder dari glukosa Perpindahan glukosa

melintasi membran melawan gradient konsentrasi dibantu oleh protein simport untuk

pergerakan ion Na+ ke dalam sel Tranpor aktif sekunder juga merupakan transpor

pengangkutan gabungan yaitu pengangkutan ion-ion bersama dengan pengangkutan

molekul lain Misalnya pengangkutan asam amino dan glukosa dari lumen usus halus

menembus membran sel epitel usus selalu bersama dengan pengangkutan ion-ion

Na+ Pada transpor aktif sekunder juga melibatkan protein pembawa dan memperoleh

energi dari gradien elektrokimia

21 Transport sekunder co-transport

Pada transport sekunder co-transport glukosa atau asam amino akan ditransport

masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium Natrium yang masuk akibat

perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel meskipun

asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel tetapi

asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi

Na) Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-

transport

22 Transport sekunder counter-transport

Pada proses counter transportexchange masuknya ion Na ke dalam sel akan

menyebabkan bahan lain ditransport keluar Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-

H exchange Pada Na-Ca exchange 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk

setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel

khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung Na-H

exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus

proksimal ginjal sehingga turut mengatur pH dalam sel

Berdasarkan Pembentukan Vesikular

Selain itu untuk molekul-molekul besar seperti hormon kita mengenal transpor

vesikuler (vesicular transport) Transpor vesikuler adalah transpor aktif yang

menggunakan ATP dan melibatkan vesikel untuk menyelubungi zat yang dipindahkan

Vesikel merupakan kendaraan yang membawa materi dari satu organel ke organel

lainnya Transpor vesikuler dibedakan menjadi endositosis eksositosis dan Intercellular

Vesicula Transport

1Endositosis

Endositosis adalah cara transportasi zat dimana membran plasma mengelilingi zat

yang akan dimakan kemudian permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yang

membungkus zat yang dimakan tersebut di dalam sel Endositosis terbagi menjadi 3

jenis yaitu

Pinocytosis (Sel Minum)

Pinositosis merupakan internalisasi butiran kecil cairan ekstrasel Pertama membran

plasma melengkung ke dalam membentuk kantung yang mengandung sedikit CES

Lalu membran plasma menutup di permukaan kantung menjebak isi dalam sebuah

vesikel endositosik kecil intrasel Lalu sebuah protein Dinamin tersebut memutus

vesikel endositosik dengan memutir leher kantung sehingga terlepas dari membran

permukaan

Fagositosis (Sel Makan)

Fagositosis merupakan internalisasi partikel multimolekul besar Dilakukan hanya

pada sel-sel tertentu seperti mikrofage Partikel besar (gt05μm diameter) dari

lingkungan terbentuk fagosom Fagosom berperan bersama-sama dengan lisosom

_fagolisosom Contoh sel makrofag neutrophil Fagositosis yang membentuk

tonjolan di permukaan berupa pseudopia ketika bertemu dengan bakteri atau bahan

berbahaya lainnya Lalu pseudopia tersebut mengelilingi atau menelan dan

menahannya dalam suatu vesikel internal Lisosom kemudian menyatu dengan

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

21 Transport sekunder co-transport

Pada transport sekunder co-transport glukosa atau asam amino akan ditransport

masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium Natrium yang masuk akibat

perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel meskipun

asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel tetapi

asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi

Na) Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-

transport

22 Transport sekunder counter-transport

Pada proses counter transportexchange masuknya ion Na ke dalam sel akan

menyebabkan bahan lain ditransport keluar Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-

H exchange Pada Na-Ca exchange 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk

setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel

khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung Na-H

exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus

proksimal ginjal sehingga turut mengatur pH dalam sel

Berdasarkan Pembentukan Vesikular

Selain itu untuk molekul-molekul besar seperti hormon kita mengenal transpor

vesikuler (vesicular transport) Transpor vesikuler adalah transpor aktif yang

menggunakan ATP dan melibatkan vesikel untuk menyelubungi zat yang dipindahkan

Vesikel merupakan kendaraan yang membawa materi dari satu organel ke organel

lainnya Transpor vesikuler dibedakan menjadi endositosis eksositosis dan Intercellular

Vesicula Transport

1Endositosis

Endositosis adalah cara transportasi zat dimana membran plasma mengelilingi zat

yang akan dimakan kemudian permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yang

membungkus zat yang dimakan tersebut di dalam sel Endositosis terbagi menjadi 3

jenis yaitu

Pinocytosis (Sel Minum)

Pinositosis merupakan internalisasi butiran kecil cairan ekstrasel Pertama membran

plasma melengkung ke dalam membentuk kantung yang mengandung sedikit CES

Lalu membran plasma menutup di permukaan kantung menjebak isi dalam sebuah

vesikel endositosik kecil intrasel Lalu sebuah protein Dinamin tersebut memutus

vesikel endositosik dengan memutir leher kantung sehingga terlepas dari membran

permukaan

Fagositosis (Sel Makan)

Fagositosis merupakan internalisasi partikel multimolekul besar Dilakukan hanya

pada sel-sel tertentu seperti mikrofage Partikel besar (gt05μm diameter) dari

lingkungan terbentuk fagosom Fagosom berperan bersama-sama dengan lisosom

_fagolisosom Contoh sel makrofag neutrophil Fagositosis yang membentuk

tonjolan di permukaan berupa pseudopia ketika bertemu dengan bakteri atau bahan

berbahaya lainnya Lalu pseudopia tersebut mengelilingi atau menelan dan

menahannya dalam suatu vesikel internal Lisosom kemudian menyatu dengan

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Berdasarkan Pembentukan Vesikular

Selain itu untuk molekul-molekul besar seperti hormon kita mengenal transpor

vesikuler (vesicular transport) Transpor vesikuler adalah transpor aktif yang

menggunakan ATP dan melibatkan vesikel untuk menyelubungi zat yang dipindahkan

Vesikel merupakan kendaraan yang membawa materi dari satu organel ke organel

lainnya Transpor vesikuler dibedakan menjadi endositosis eksositosis dan Intercellular

Vesicula Transport

1Endositosis

Endositosis adalah cara transportasi zat dimana membran plasma mengelilingi zat

yang akan dimakan kemudian permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yang

membungkus zat yang dimakan tersebut di dalam sel Endositosis terbagi menjadi 3

jenis yaitu

Pinocytosis (Sel Minum)

Pinositosis merupakan internalisasi butiran kecil cairan ekstrasel Pertama membran

plasma melengkung ke dalam membentuk kantung yang mengandung sedikit CES

Lalu membran plasma menutup di permukaan kantung menjebak isi dalam sebuah

vesikel endositosik kecil intrasel Lalu sebuah protein Dinamin tersebut memutus

vesikel endositosik dengan memutir leher kantung sehingga terlepas dari membran

permukaan

Fagositosis (Sel Makan)

Fagositosis merupakan internalisasi partikel multimolekul besar Dilakukan hanya

pada sel-sel tertentu seperti mikrofage Partikel besar (gt05μm diameter) dari

lingkungan terbentuk fagosom Fagosom berperan bersama-sama dengan lisosom

_fagolisosom Contoh sel makrofag neutrophil Fagositosis yang membentuk

tonjolan di permukaan berupa pseudopia ketika bertemu dengan bakteri atau bahan

berbahaya lainnya Lalu pseudopia tersebut mengelilingi atau menelan dan

menahannya dalam suatu vesikel internal Lisosom kemudian menyatu dengan

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

membarn vesikel tersebut dan menuangkan enzim-enzim hidrolitiknya ke dalam

vesikel Enzim tersebut pada umunya mengubahnya menjadi bahan yang dapat

digunakan kembali seperti asam amino asam lemak dan glukosa

Endositosis Yang Diperantai Oleh Reseptor

Suatu proses yang sangat selektif yang memungkinkan sel mengimpor molekul

besar tertentu yang dibutuhkannya dari lingkungan Misalnya protein ke reseptor

membran permukaan yang spesifik bagi molekul tersebut Pengikatan ini

menyebabkan membran plasma di tempat tersebut amblas lalu menutup di permukaan

sehingga mengurung protein tersebut di dalam sel

Proses

Molekul target (ligands) diikat pada reseptor (glikoprotein) di membrane sel

Area yang dilapisi ligands membentuk kantog di permukaan membrane

Kantong mengentas(pinch off) membentuk endosomes yang disebut coated

vesicle (karena diselubungi oleh protein-fiber network yang sebenarnya

melapisi bagian dalam permuakaan membrane sel di bawah reseptor)

Coated vesicle berfusi dengan lisosom primer dan membentuk lisosom

sekunder

Enzim lisosom melepaskan ligands dari reseptor kemudian ligands masul ke

sitoplasma melalui difusi atau transport aktif

Lisosom dan endosom berpisah

Endosome berfusi dengan membrane sel reseptor siap mengikat ligand lagi

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

2Eksositosis

Kebalikan dari endositosis eksositosis adalah cara transpor zat dimana vesikel

terbungkus membran terbentuk di dalam sel yang melebur dengan membran plasma

membuka dan mengeluarkan isinya ke luar sel dan memerlukan ATP Produk yang

dikeluarkan berupa produk sekresi (mucin hormone) atau produk buangan (waste) contoh

debris

Macam-macam Eksositosis

Konstitutif Suatu materi ditransport dalam vesikula sekretori dan dikeluarkan ke

tempat tujuannya dengan bantuan peptide sinyal yang terdapat pada

protein yang ditranspor

Regulatif Materi disekresikan dan disimpan dalam suatu vesikula dan baru

dikeluarkan jika ada rangsangan

3 Intercellular Vesicula Transport

Intercellular Vesicula Transport adalah memindahkanmentrasfer molekul di dalam sel antar

organel yang berfungsi menghantarkan zat-zat yang dibutuhkan dalam organel satu ke yang

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

lainnya dengan diselubungi dengan vesikula seperti transport protein dari RE menuju

Aparatus Golgi

Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penyusunan protein yang berlangsung di dalam intisel

dan ribosom dengan menggunakan bahan dasar yaitu berupa asam amino

Beberapa perangkat yang dibutuhkan dalam sintesis protein antara lain

1 DNA (Deoxyribonucleic acid=asam deoksiribonukleat)

2 Ribosom yang tersusun ata dua subunit yaitu subunit besar dan subunit kecil Selain itu

juga terdiri atas tida sisi yaitu sisi A (Amino Acil) sisi P (Peptidil) dan sisi E (exit)

3 Serta enzim RNA polymerase

Ekspresi gen merupakan proses di mana informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein Selama ekspresi gen

informasi genetik ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan

polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik Ekspresi gen berupa sintesis protein

mencakup proses dua tahap yaitu Transkripsi dan Translasi

51 Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA yaitu rantai

cetakan atau sense sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense Rentangan

DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi Informasi dari

DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA RNA dihasilkan dari aktifitas enzim

RNA polimerase Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai DNA hingga terpisah

dan merangkaikan nukleotida RNA Enzim RNA polimerase merangkai nukleotida-

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

nukleotida RNA dari arah 5‟ 3‟ saat terjadi perpasangan basa di sepanjang cetakan

DNAUrutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan DNA Urutan nukleotida spesifik di

sepanjang DNA menandai dimana transkripsi suatu gen dimulai dan diakhiri

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi (permulaan) elongasi (pemanjangan)

terminasi (pengakhiran) rantai mRNA

1 Inisiasi

Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut

sebagai promoterSuatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai juga

menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan

2 Elongasi

Saat RNA bergerak di sepanjang DNA RNA membuka pilinan heliks ganda DNA

sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya

3 Terminasi

Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang

disebut terminatorTerminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang

berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnyaPada sel prokariotik transkripsi

biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi yaitu polimerase mencapai titik

terminasi sambil melepas RNA dan DNASebaliknya pada sel eukariotik polimerase

terus melewati sinyal terminasi suatu urutan AAUAAA di dalam mRNAPada titik

yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida mRNA ini dipotong hingga terlepas

dari enzim tersebut

52 Translasi

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Dalam proses translasi sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan

membentuk protein yang sesuai Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang

molekul mRNA interpreternya adalah RNA transferSetiap tipe molekul tRNA

menghubungkan kodon tRNA tertentu dengan asam

amino tertentuKetika tiba di ribosom molekul tRNA

membawa asam amino spesifik pada salah satu

ujungnyaPada ujung lainnya terdapat triplet

nukleotida yang disebut antikodon yang berdasarkan

aturan pemasangan basa mengikatkan diri pada

kodon komplementer di mRNAtRNA mentransfer

asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom

Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului

oleh pelekatan yang benar antara tRNA dengan asam

aminotRNA yang mengikatkan diri pada kodon

mRNA yang menentukan asam amino tertentu harus

membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom

Tiap asam amino digabungkan dengan tRNA yang

sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-

tRNA synthetase)

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan

kodon mRNA selama sintesis protein Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein

dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi elongasi

dan terminasi Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA

tRNA dan ribosom selama proses translasi Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga

membutuhkan sejumlah energiEnergi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat) suatu

molekul yang mirip dengan ATP

1 Inisiasi

Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA sebuah tRNA yang memuat asam

amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit ribosomPertama sub unit ribosom kecil

mengikatkan diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus (lihat gambar)Sub unit ribosom

kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari mRNAPada arah ke bawah dari tempat

pelekatan ribosom sub unit kecil pada mRNA terdapat kodon inisiasi AUG yang membawa

asam amino metionin melekat pada kodon inisiasi

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi asam amino ndash asam amino ditambahkan satu per satu pada

asam amino pertama (metionin) Lihat Gambar Kodon mRNA pada ribosom membentuk

ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam

amino yang tepatMolekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim yaitu

mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba

3 Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar) Elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai ribosom Triplet basa kodon stop adalah UAA UAG dan UGA Kodon stop tidak

mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan

translasi

Adapun langkah singkat dari sintesis protein ini meliputi

1 DNA membentuk mRNA untuk membawa kode sesuai urutan basa Nnya

2 mRNA meninggalkan inti pergi ke ribosom dalam sitoplasma

3 tRNA dating membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa oleh

mRNA tRNA ini bergabung dengan mRNA sesuai dengan kode pasangan basa N-nya

yang seharusnya

4 Asam-asam amino akan berjajar-jajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga

terbentuklah protein yang diharapkan

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

5 Protein yang terbentuk merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel dan

reproduksi

HOMEOSTATIS

DEFINISI

Homeostasis berasal dari gabungan 2 kata yaitu ldquohomeordquo yang berarti sama dan stasis

yang berarti ldquoberdiamrdquo Walter Cannon psikologis Amerika pada awal abad 20 mengatakan

bahwa ldquotubuh adalah berkahrdquo dan ia menggunakan kata ldquohomeostasisrdquo untuk menjelaskan

kemampuan untuk menjaga kestabilan kondisi internal maupun keadaan luar yang berubah-

ubahHomeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup setiap sel dan pada gilirannya

setiap sel melalui aktivitas khususnya masing-masing turut berperan sebagai bagian dari

sistem tubuh untuk memelihara lingkungan internal yang digunakan bersama oleh semua

sel1 Homeostasis sangat penting bagi kelangsungan hidup (Lauralee Sherwood2001)

Terdapat 3 komponen dari mekanisme kontrol homeostasis

a Reseptor (sensor) seperti sensor yang memonitor dan merespon untuk berubah

lalu reseptor mengirimkan informasi ke komponen kedua yaitu pusat kontrol

b Pusat kontrol (control center) seperti penunjuk titik dimana variabel harus dijaga

Pusat kontrol menganalisa apa yang diterimanya lalu menentukan respon aksi yang

sesuai

c Efektor setelah mendapatkan informasi dari pusat kontrol maka efektor

mempengaruhi stimulus dan memberikan feedback

1 Lauralee Sherwood Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem terj DrBrahm U Pendit SpKK

(JakartaBuku Kedokteran EGC 2001) 5-12

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Faktor Lingkungan Internal yang Harus Dipertahankan

Untuk mempertahankan keseimbangan cairan internal perlu diperhatikan faktor-

faktor lingkungan internal yang harus dipertahankan secara homeostasis Faktor-

faktor tersebut mencakup hal-hal berikut

1 Konsentrasi molekul-molekul zat gizi

2 Konsentrasi O2 dan CO2

3 Konsentrasi zat-zat sisa metabolisme

4 pH

5 Konsentrasi air garam dan elektrolit lain

6 Suhu

7 Volume dan tekanan

Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh setiap sistem tubuh ikut berperan dalam

mempertahankan homeostasis sehingga lingkungan yang diperlukan untuk

kelangsungan hidup dan fungsi semua sel yang membentuk tubuh dapat

dipertahankan

Sistem Tubuh yang Memiliki Kontribusi Penting dalam Homeostasis

Sistem tubuh yang memiliki kontribusi penting dalam hemostasis adalah sebagai

berikut

Sistem sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Sistem sirkulasi adalah sistem transportasi yang membawa berbagai zat dari

satu bagian tubuh ke bagian lainnya

Sistem pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul ndash molekul kecil

zat gizi yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke seluruh

sel

Sistem respirasi

Sistem respirasi mengambil O2 dari dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan

eksternal Ini akan mempengaruhi pH lingkungan eksternal

Sistem kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan garam air dan elektrolit lain dari

plasma melalui urin bersama zat ndash zat sisa selain CO2

Sistem rangka

Sistem rangka memberi penunjang ke jaringan ndash jaringan lunakSistem ini juga

berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

Sistem otot

Sistem ini memungkinkan individu mendekati makanan dan menjauhi

bahayaPanas yang dihasilkan otot penting untuk mengatur suhu

Sistem integument

Sistem ini berfungsi sebagai sawar produktif bagian luar yang mencegah

cairan internal keluar dari tubuh dan mikroorganisme asing masuk ke dalam

tubuhDengan mengatur produksi keringat dan aliran darah ke kulit sistem ini

juga dapat engatur suhu tubuh

Sistem imun

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Sistem ini berfungsi mempertahankan tubuh dari serangan benda asing dan sel

ndash sel tubuh yang telah menjadi kakerSistem ini juga mempermudah jalan

untuk perbaikan dan penggantian sel yang tua atau cedera

Sistem saraf

Sistem saraf mendeteksi dan mencetuskan reaksi terhadap berbagai perubahan

di lingkungan internal

Sistem endokrin

Sistem endokrin mengontrol konsentrasi zat ndash zat gizi dan menyesuaikan

fungsi ginjal mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan

internal

Sistem reproduksi

Sistem reproduksi penting bagi kelangsungan hidup suatu spesies

Sistem Kontrol Homeostasis

Untuk dapat mempertahankan homeostasis tubuh manusia harus dapat mendeteksi

penyimpangan dan penyimpangan yang terjadi pada faktor lingkungan internal yang

perlu dijaga dalam rentan yang sempit Disamping itu hal yang terpenting adalah

tubuh harus mampu mengontrol penyimpangan-penyimpangan tersebut agar tetap

terjadi kondisi homeostasis dan mencegah bahaya yang dapat mengancam tubuh

manusia

Sistem kontrol yang bekerja untuk mempertahankan homeostasis dapat

dikelompokan menjadi 2 kelas kontrol yaitu kontrol ekstinsik dan kontrol instrinsik

Kontrol intrinsik berarti kontrol yang dilakukan di dalam atau inheren bagi organ

yang bersangkutanMisalnya saat otot beraktivitas menggunakan oksigen dan

mengeluarkan karbondioksida untuk menghasilkan energi maka konsentrasi oksigen

di dalam sel otot tersebut turun disertai dengan meningkatnya konsentrasi

karbondioksida Dengan adanya kerja dari otot polos pada dinding pembuluh darah

yang mengaliri otot tersebut perubahan-perubahan kimiawi lokal terjadi dan

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

menyebabkan otot polos melemas dan pembuluh darah terbuka lebar untuk

mengakomodasi aliran darah ke otot Pada akhirnya mekanisme ini dapat

mempertahankan kondisi lingkungan cair internal yang mengelilingi sel-sel otot

tersebut

Kontrol ekstrinsik merupakan mekanisme pengaturan yang dicetuskan di luar suatu

organ untuk mengubah aktivitas organ tersebut Kontrol ekstrinsik berbagai organ

dan sistem tubuh dilakukan oleh sistem saraf dan sistem endokrin

Mekanisme Kontrol Homeostasis

Upaya tubuh dalam mempertahankan homeostasis melalui kontrol instrinsik atau pun

kontrol ekstrinsik akan menghasilkan respons yang berbeda-beda Terdapat 2 jenis

respons atau umpan balik yang dilakukan tubuh dalam mempertahankan homeostasis

yaitu umpan balik negatif dan umpan balik positif

Umpan balik negatif

Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback) merupakan pengaturan

penting dalam homeostasis Dalam pengaturan umpan balik negatif sistem

pengendali senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan (misalnya

suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai set point (kisaran nilai normalnya)

Perubahan-perubahan yang dikendalikan akan mencetuskan respon yang

melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point

Umpan balik positif

Pengaturan umpan balik positif tidak bersifat homeostatik karena akan

memperbesar respon sampai ada faktor luar yang menghentikannya Contohnya

adalah kontraksi ketika melahirkan hormon oksitosin ditingkatkan untuk

memperkuat kontraksi rahim Siklus umpan balik positif ini tidak akan berhenti

sampai bayi akhirnya keluar dari Rahim

Selain mekanisme umpan balik yang menimbulkan suatu respons sebagai reaksi

terhadap suatu perubahan pada variabel yang dikontrol tubuh terkadang

menggunakan mekanisme Feed ForwardFeed forward merupakan mekanisme yang

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

menimbulkan suatu respons untuk mengantisipasi terjadinya perubahan pada variabel

kontrol Sebagai contoh pelepasan hormon parathiroid untuk memperlancar absorpsi

kalsium dari rongga usus sebagai upaya antisipasi penurunan kadar kalsium dalam

darah

Gangguan Pada Homeostasis

Jika satu atau lebih sistem tubuh gagal berfungsi secara benar maka homeostasis

akan terganggu dan semua sel akan menderita karena mereka tidak lagi memperoleh

lingkungan yang optimal Hal ini akan memunculkan berbagai keadaan patofisiologis

abormalitas fungsi tubuh (perubahan fisiologi) yang berkaitan dengan penyakit Jika

gangguan ini semakin berat makan dapat menyebabkan penyakit atau bahkan kematian

HUBUNGAN ANTARA AKTIVITAS KEHIDUPAN DASAR DENGAN HOMEOSTASIS

DALAM KEBERLANSUNGAN HIDUP SEL

Tujuan dari metabolism adalah untuk mempertahankan keadaan keseimbangan dalam

organism karakteristik yang penting dari seluruh makhluk hidup Kondisi yang perlu

dipertahankan keseimbangannya adalah suhu tubuh komposisisi cairan tubuh denyut

jantung tingkat respirasi tekanan darah konsentrasi molekul apapun di tubuh zat sisa PH

dll

METABOLISME SEL

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup sel Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi

selalu menggunakan katalisator enzim Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi

menjadi 2 yaitu

1 Anabolisme (AsimilasiSintesis) yaitu proses pembentukan molekul yang kompleks dari

zat sederhana dengan menggunakan energi tinggi

11 Fotosontesis (Asimilasi C)

Adalah sebuah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan

energi cahaya atau foton Terbagi atas 2 proses yaitu reaksi gelap dan reaksi

terang

Reaksi terang 2 H2O 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap CO2 + 2 NADPH2 + O2NADP + H2+CO+O+H2+O2

atau

2 H2O + CO2 CH2O + O2

atau

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

12 Sintesis Lemak

Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein karena dalam metabolisme

ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur KrebsSebagian besar pertemuannya

berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs yaitu Asetil Ko-

enzim A Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai

bahan pembentuk semua zat tersebutLemak dapat dibentuk dari protein dan

karbohidrat karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya

- Sintesis Lemak dari Karbohidrat

Glukosa diurai menjadi piruvat gliserol

Glukosa diubah gula fosfat asetilKo-A asam lemak

Gliserol + asam lemak lemak

- Sintesis Lemak dari Protein

Protein Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dahulu

setelah itu memasuki daur Krebs Banyak jenis asam amino yang langsung ke

asam piruvat Asetil Ko-A

Asam amino Serin Alanin Valin Leusin Isoleusin dapat terurai menjadi Asam

pirovat selanjutnya asam piruvat diubah menjadi gliserol lalu gliserol diubah

lagi menjadi fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan

mengalami esterifkasi membentuk lemak

2 Katabolisme (Dissimilasi) yaitu proses penguraian senyawa kompleks menjadi

sederhana untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik

tersebut Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob)

disebut proses respirasi dan bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut

fermentasi

21 Fermentasi

Pada saat keadaan tertentu kebutuhan akan oksigen tidak dapat terpenuhi Pada

manusia misalnya pada orang yang bekerja berat seperti seorang atlet akan lebih

banyak daripada oksigen yang tersedia melalui pernapasan Dengan keadaan

tersebut proses pembebasan energy yang berlangsung adalah proses fermentasi

Fermentasi adalah perubahan glukosa dalam keadaan anaerob yang meliputi

glikolisis dan pembentukan NADFermentasi menghasilkan jumlah energy yang

lebih sedikit dibandingkan dengan respirasi pada aerobContoh dari fermentasi

adalah fermentasi alkohol dan asam laktat

a Fermentasi alkohol

Pada fermentasi alkohol asam piruvat dirubah menjadi etanol atau etil alkohol

melalui dua langkah reaksiPada reaksi pertama terjadi pembebasan CO2 dari

asam piruvat sehingga terbentuk asetaldehidSelanjutnya pada reaksi kedua

asetaldehid direduksi oloeh NADH menjadi etil alkoholNAD yang terbentuk

digunakan untuk glikolisisPada sel ragi dan bakteri respirasi berlangsung

secara anaerob Hasil fermentasi berupa CO2 pada industry roti digunakan

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

untuk mengembangkan adonan roti sehingga pasa roti terdapat pori-pori

(McKeeampMcKee 1996199)

b Fermentasi asam laktat

Proses fermentasi asam laktat merupakan proses dari glukosa menjadi asam

laktat Proses ini diawali dengan roses glikolisis yanag menghasilkan asam

piruvat Selanjutnya proses perubahan asam piruvat menjadi asam laktat Sel

otot manusia bersifat fakultatif

anaerob Jika oksigen yang tersedia

lebih sedikit dibandingkan dengan

oksigen yang dibutuhkan sel otot akan

membentuk ATP melalui proses

fermentasi asam laktat Hasil proses

akumulasi asam laktat disimpan dalam

otot yang mengakibatkan otot menjadi

kejang Selanjutnya asam laktat dari

darah akan diangkut ke hati yang

selanjutnya akan dirubah kembali menjadi asam piruvat melalui proses aerob

22 Proses Respirasi (katabolisme )

221 katabolisme lemak

Dalam keadaan tertentu jumlah glukosa darah seseorang tidak sebanding dengan

jumlah energi yang dibutuhkan Kebutuhan energi akan dikompensasi dengan

pengubahan lemak menjadi energi Pengubahan lemak menjadi energi disebut juga

β-oksidasi Berikut adalah ilustrasi metabolisme lemak

GLYCEROL P G A L

Glukosa

L E M A K

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

22 katabolisme karbohidrat

221 glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energy Dalam hal ini

yang diubah adalah glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi asam piruvat yang

memiliki 3 atom C proses glikolisi berlangsung dalam sitoplasma Glikolisis

berlangsung dalam 10 tahap

o Reaksi 1-5 glukosa dikonversi menjadi 2 3-karbon aldehid (glyceraldehyde-

3-phospate [G3P]) dan tahap ini membutuhkan ATP

o Reaksi 5-10 mengkonversi G3P molekul menjadi asam piruvat dan

menghasilkan empat molekul ATP untuk setiap molekul G3P

Glikolisis menghasilkan 2 as piruvat 2 ATP dan 2 NADH

Tahapan proses glikolisis

ASAM LEMAK ASETIL KO-A

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

222 siklus krebs dan dekarboksilasi oksidatif asam piruvat

Sebelum terjadinya siklus krebs asam piruvat yang dihasilkan dalam tahapan glikolisis akan

diubah menjadi asetil ko-A terlebih dahulu Persamaannya adalah

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Proses ini dikenal sebagai proses dekrboksilasi oksidatif dan terjadi di membran luar

mitokondria Setelah menghasilkan asetil ko-A maka dimulailah proses siklus krebs (yang

terjadi di matriks mitokondria)

Siklus krebs

Tahapan proses siklus krebs

1 Asetil ko-A bergabung dengan asam oksaloasetat dan menghasilkan asam sitrat

2 Dengan ditambahkannya molekul air yang berbeda di karbon maka terjadi pertukaran

antara gugus ndashH dan ndashOH yang menghasilkan asam isositrat

3 Terjadinya dekarboksilasi oksidatif terhadap asam isositrat dan terbentuklah

karbondioksida dan asam alfa-ketoglutarat

4 Asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oleh enim dan menghasilkan asam

suksinil ko-A dan NADH

5 Karena adanya ikatan yang berenergi tinggi pada asam suksinil ko-A terjadilah

pemisaan antara keduanya dan memicu pembentukan ATP yang dihasilkan oleh

fosforilasi yang terjadi di GDP yang menghasilkan GTP

6 Dalam tahap ini diproduksikan FADH2

7 Dengan penambahan air maka maka asam fumarat membentuk asam malat dan

teroksidasi sehingga menghasilkan asam oksaloasetat Dalam tahap ini juga dihasilkan

NADH

Hasil akhir siklus krebs

2 ATP

2 FADH2

6 NADH

4 CO2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

223 transpor elektron dan fosforilasi oksidatif

Beberapa ATP tambahan ini masih belum banyak memberi keuntungan energi

Akan tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi rantai

transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron mitokondria

Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat gizi yang mengandung

karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut ke membrane dalam

mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah melepaskan hydrogen di

mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil lebih banyak hydrogen yang

dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara itu electron berenergi tinggi yang

diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai transportasi electron yang berlokasi di

membrane dalam mitokondria Energi secara bertahap dibebaskan ketika electron bergerak

secara berurutan melintasi rantai reaksi transportasi elekttron Energi yang di bebaskan

memicu serangkaian langkah yang akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam

membrane dalam mitokondria ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen

molekuler setelah berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion

hidogen (H+) dari hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk

menghasilkan air

Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif terdiri dari rangkaian rantai transfer elektron dan kemiosmosis

Beberapa ATP tambahan masih belum banyak memberi keuntungan energi Akan

tetapi siklus asam sitrat ini berguna dalam mempersiapkan molekul-molekul

pembawa hydrogen untuk masuk ke rantai transportasi electron yang akan

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

menghasilkan ATP lebih banyak dari pada siklus asam sitrat Masih sangat banyak

tersimpan energi-energi dalam atom hydrogen lepas yang mengandung electron-

elektron pada tingkat energi tinggi Keuntungan besar datang pada saat NADH dan

FADH2 memasuki rantai transportasi electron yang terdiri dari molekul-molekul

pembawa electron di memban sebelah dalam mitokondria yang melapisi Krista

Electron-elektron berenergi tinggi diekstrasi dari atom hydrogen pada NADH dan

FADH2 dipindahkan secara berurutan ke molekul pembawa electron memberikan

kebebasan bagi NAD dan FAD untuk menangkap atom hydrogen lebih banyak lagi

Sintesis ATP yang terjadi akibat lewatnya electron berenergi tinggi melintasi

rantai transportasi electron berenergi tinggi melintasi rantai transportasi electron

mitokondria Hydrogen (H) yang dibebaskan selama degradasi molekul-molekul zat

gizi yang mengandung karbon oleh siklus asam sitrat di matriks mitokondia diangkut

ke membrane dalam mitokondria oleh pembawa hydrogen misalnya NADH Setelah

melepaskan hydrogen di mebran dalam NAD bergerak kembali untuk mengambil

lebih banyak hydrogen yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat di matriks Sementara

itu electron berenergi tinggi yang diperoleh dari hydrogen disalurkan melalui rantai

transportasi electron yang berlokasi di membrane dalam mitokondria Energi secara

bertahap dibebaskan ketika electron bergerak secara berurutan melintasi rantai reaksi

transportasi elekttron Energi yang di bebaskan memicu serangkaian langkah yang

akhirnya mengaktifkan enzim ATP sintetase di dalam membrane dalam mitokondria

ATP sintetase membentuk ATP dari ADP dan Pi Oksigen molekuler setelah

berfungsi sebagai penerima electron terakhir berikatan dengan ion hidogen (H+) dari

hydrogen pada proses ekstraksi electron berenergi tinggi umtuk menghasilkan air

Proses selanjutnya adalah kemiosmosis pengaktifan ATP sintetase oleh

pergerakan H+ energi yang dibebaskan selama pemindahan electron pleh rantai

transportasi electron digunakan untuk mengangkut ion-ion hydrogen dari matriks ke

ruang antarmembran Penimbunan ion-ion hydrogen yang kemudian terjadi

menyebabkam ion-ion hydrogen tersebut mengalir dari ruang antarmebran ke matriks

melalui saluran-saluran khusus di membrane dalam mitokondria Aliran ion-ion

hydrogen melalui saluran tersebut mengaktifkan ATP sintetase yang berada di bagian

matriks di akhir saluran Pengaktifan ATP sintetase menyebakan pembentukan ATP

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

3 PENYIMPANAN LEMAK DAN GLIKOGEN

Kelebihan nutrisi yang terjadi di tubuh tidak langsung digunakan sebagai produksi

ATP melainkan disimpan di dalam sitosol Produk terbanyak yang disimpan oleh tubuh

adalah lemak yang ada di dalam jaringan lemak (jaringan adiposa) Molekul lainnya yang

dapat disimpan oleh tubuh adalah glukosa yang berada di dalam glikogen Ketika tubuh

kekurangan asupan makanan atau nutrisi untuk menjalankan siklus asam sitrat dan rantai

transpor elektron glikogen dan lemak akan dipecahkan oleh tubuh sehingga dapat terbentuk

glukosa dam asam lemak yang dapat menyokong produksi energi oleh mitokondria

4 PENGGUNAAN ENERGI

Setelah ATP baru dibentuk ATP dikeluarkan dari mitokondria dan tersedia sebagai

sumber energi bagi sel yang terkait Aktivitas sel yang memerlukan penggunaan energi

terdiri dari 3 kategoro utama yaitu

a) Sintesis senyawa kimia seperti sintesis protein oleh retikulum endoplasma Biasanya sel

menggunakan 75 dari ATP yang dihasilkannya untuk menyintesis senyawa kimia baru

tersebut

b) Transpor membran seperti transpor selektif terhadap molekul yang melintasi ginjal

selama proses pembentukan urine Sel ginjal dapat menggunakan 80 ATP yang

dihasilkannya demi berlangsungnya mekanisme diatas

c) Kerja mekanis seperti kontraksi pada otot jantung untuk memompa darah atau otot

rangka yang berguna untuk memindahkan sebuah benda Aktivitas tersebut memerlukan

jumlah ATP yang sangat banyak

Tabel metabolisme sel

Tabel 1

Reaksi Zat yang

Diproses

Lokasi Hasil

Energi

Hasil Akhir

untuk Diolah

Lebih Lanjut

Kebutuhan

Akan

Oksigen

Glikolisis Glukosa Sitosol 2 ATP 2 Asam Piruvat

2 NADH

Tidak

(Anaerob)

Siklus

Asam Sitrat

2 Asetil

KoA dari

Matriks

Mitokon-

2 ATP 6 NADH

2 FADH2

Ya berasal

dari molekul-

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

asam piruvat

sebagai hasil

akhir

glikolisis

dria molekul yang

terlibat dalam

reaksi-reaksi

siklus asam

sitrat

Rantai

Transportasi

Elektron

Elektron-

elektron

berenergi

tinggi

tersimpan

dalam atom

hidrogen

molekul

pembawa

hidrogen

NADH dan

FADH2 yang

berasal dari

siklus asam

sitrat

Krista

Membran

Dalam

Mitokon-

dria

34 ATP --- Ya berasal

dari oksigen

molekuler

yang

diperoleh

melalui

proses

pernafasan

Tabel 2

Proses Tempat Produk

glikolisis Sitoplasma 2ATP 2 NADH 2H2O 2

asam piruvat

Dekarboksilasi oksidatif Matriks mitokondria 2 NADH 2CO2 dan 2

Asetil KoA

Siklus Krebs Matriks mitokondria 2 ATP 6 NADH 2

FADH2 4 CO2

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

1 NADH = 3 ATP

1 FADH2 = 2 ATP

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

SIKLUS SEL

Sel melakukan siklus sel atau pembelahan sel untuk bereproduksi Pembelahan sel dibagi

dua yaitu pembelahan sel somatik (sel tubuh) dan sel gamet Pembelahan sel somatik disebut

pembelahan mitosis dimana sel mengalami pembelahan nukleus dan pembelahan sitoplasma

yang disebut sitokinesis Pada mitosis dihasilkan dua sel yang identik dan memiliki jumlah

kromosom yang sama dengan induknya Sedangkan pembelahan pada sel gamet disebut

meiosis sel anak yang dihasilkan jumlah kromosomnya setengah dari induknya

Pembelahan sel terdiri dari dua periode utama yaitu ketika sel tidak melakukan

pembelahan yang disebut fase interfase dan ketika sel melakukan pembelahan yang disebut

fase mitosis

1Tahap interfase Tahap dimana sel sedang dalam keadaan istirahat dan tidak

sedang melakukan pembelahan pada tahap ini terdapat 3 fase utama yaitu

1 G-1 ( Gap 1) pada tahap ini belum terjadinya pembelahan DNA

sehingga DNA masih 1 salinan Pada tahap ini terjadi pertambahan volume

DNA dan sintesis protein

2 S (sintesis) Pada tahap ini mulai terjadinya sintesis DNA sehingga DNA

suah terdapat 2 salinan

3 G-2 (Gap 2) Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel berkelanjuran dan sel

sudah siap untuk melakukan pembelahan

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

4 G-0 (Gap 0) Tahap spesialisasi fungsi dimana terjadi penyempurnaan

fungsi sel jika terjadi kesalahanketidaksempurnaan dalam proses mitosis

maka di tahap ini sel akan dimatikan (apoptosis) agar tidak berkembang

menjadi tomur yang selanjutnya akan menjadi kanker

2Tahap mitotik mitosis Tahap dimana sel sudah melakukan pembelahan yang

terdiri tahap kariokinesis(pembagian inti sel yang terdiri dari 4 tahapan ) dan

sitokinesis (pembagian membran inti)

Tahap kariokinesis

a Profase Tahap profase dibagi menjadi profase awal dan profase akhir Pada

tahap profase awal kromosom memendek dan menebal sentrio membelah

kearah kutub yangberlawanan dan sentriol mebentuk benang spindle Pada

tahap profase akhir inti sel dan membran inti hancur dan kromosom

membentuk 2 salinan yang terikat pada bagian sentromernya

b Metafase kromosom berbaris dibidang ekuator dan masing masing

kromosom terikat pada benang spindle dari sentromer pada kutub kutubnya

c Anafase Kromosom telah terpisah menjadi kromatid karena pememdekan

benang spindle kea rah bagian masing masing

d Telofase pada tahap telofase terdiri dari telofase awal dan telofase akhir

Telofase awal terjadi pembagian sel menjadi 2 bagian Tahap telofase akhir

sentriol menyatu lagi inti sel dan membran nucleus terbanetuk lagi dan

kromosom menjadi bennang benang kromatin

Tahap sitokinesis

Dilakukan saat tahap telofase akhir berlangsung dengan ditandai penguraian

benang spindle dan terbentuknya cincin mikrofilamen yang mebagi sel

menjadi 2 bagian di bekas bidang ekuator

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Meiosis

Sel pada tubuh manusia yang tidak dihasilkan oleh mitosis hanyalah sel gametSel

gamet berkembang dari sel khusus yang disebut germ cell di dalam gonad (ovari

pada wanita dan testis pada pria) (Figure 135)Bayangkanlah apa yang akan

terjadi bila gamet manusia membelah secara mitosis Pada organisme yang

bereproduksi secara sexual gamet dibentuk melalui meiosisMeiosis mengurangi

jumlah set kromosom dari dua set menjadi satu set di dalam sel gamet Sebagai

akibat dari meiosis tiap sel gamet manusia adalah haploid (n 23) Fertilisasi

mengembalikan jumlah kromosom menjadi dua set dengan terjadinya

penggabungan dua sel haploid Demikian seterusnya sehingga siklus hidup

manusia berulang dari satu generasi ke generasi berikutnya

Tahap Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel germinativum untuk

menghasilkan gamet pria dan wanita yaitu masing-masing sperma dan sel

telurMeiosis memerlukan dua pembelahan sel meiosis I dan meiosis II untuk

mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid 23Seperti pada mitosis sel

germinativum pria dan wanita (spermatosit dan oosit primer) pada awal meiosis I

mereplikasi DNA mereka sehingga setiap ke-46 kromosom tersebut digandakan

menjadi sister chromatid Namun berbeda dengan mitosis kromosom-kromosom

homolog kemudian bergabung membentuk pasangan-pasangan suatu proses yang

disebut sinapsis Pembentukan pasangan bersifat eksak dan titik demi titik kecuali

kombinasi XYPasangan-pasangan homolog kemudian berpisah menjadi dua sel

anakSegera sesudahnya terjadi meiosis II yang memisahkan kromosom ganda

(sister chromatid) tersebutKarena itu setiap gamet mengandung 23 kromosom

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Meiosis I

Meiosis I (divisi reductional) memisahkan homolog pasang kromosom sehingga

mengurangi jumlah dari diploid (2n) untuk haploid(1n) Dalam gametogenesis

ketika sel-sel germinal berada dalam fase S dari siklus sel meiosis sebelumnya

jumlah DNA dua kali lipat menjadi 4n tetapi jumlah kromosom tetap pada 2n (46

kromosom)

Crossover (tukar silang) suatu proses yang sangat penting dalam meiosis I adalah

pertukaran segmen-segmen dkromatid antara pasangan kromosom yang homolog

Segmen-segmen kromatin putus dan dipertukarkan sewaktu kromosom homolog

memisah Sewaktu terjadi pemisahan titik-titik pertukaran menyatu untuk

sementara dan membentuk struktur seperti huruf X Umumnya terjadi sekitar 30

sampai 40 crossover (satu atau dua per kromosom) antara gen-gen yang terpisah

jauh di satu kromosom pada setiap pembelahan meiosis I

ProfaseI

Profase I dimulainya meiosis dimulai setelah DNA telah dua kali lipat menjadi 4n

dalam fase S Profase dari meiosis I bertahan lama dan dibagi ke dalam lima tahap

sebagai berikut

1 Leptotene

kromosom individu terdiri dari dua kromatid bergabung di sentromer mulai

berkondensasi membentuk helai panjang dalam nukleus

2 Zygotene

pasang homolog kromosom perkiraan satu sama lain berbaris di register (gen

lokus untuk lokus gen) dan membuat sinapsis melalui kompleks synaptonemal

membentuk suatu tetrad

3 Pakiten

Kromosom terus mengembun menjadi lebih tebal dan lebih pendek chiasmata

(crossing atas situs) yang dibentuk sebagai pertukaran acak bahan genetik

terjadi antara kromosom homolog

4 Diplotene

Kromosom terus mengembun dan kemudian mulai terpisah chiasmata

mengungkapkan

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

5 Diakinesis

Kromosom mengembun maksimal dan nucleolus hilang seperti halnya amplop

nuklir membebaskan kromosom ke dalamsitoplasma

Metafase I

Metafase I ditandai dengan homolog pasang kromosom masing-masing terdiri dari

untuk kromatid berbaris pada pelat khatulistiwa poros meiosis Selama metafase I

kromosom homolog sejajarkan sebagai pasangan pada pelat khatulistiwa aparatus

gelendong secara acak memastikan reshuffle berikutnya kromosom ibu dan

ayah serat spindle menjadi melekat pada kinetochores kromosom

Anafase I

Anafase I terbukti ketika pasang kromosom homolog mulai menarik terpisah

mulai migrasi mereka ke kutub yang berlawanan dari sel

Dalam anafase I kromosom homolog bermigrasi dari satu sama lain pergi ke

kutub yang berlawanan Setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid

Telofase I

Selama telofase I kromosom migrasi masing-masing terdiri dari dua kromatid

mencapai kutub yang berlawanan

Telofase I mirip dengan telofase mitosis Kromosom mencapai kutub berlawanan

inti yang direformasi dan sitokinesis terjadi sehingga menimbulkan dua sel

anakSetiap sel memiliki 23 kromosom yang haploid (Dalam) nomor tetapi karena

masing-masing kromosom terdiri dari dua kromatid kandungan DNA masih

diploid Setiap dua sel anak yang baru dibentuk memasuki meiosis II

Meiosis II

Meiosis II (Divisi Khatulistiwa) terjadi tanpa hasil sintesis DNA dan cepat melalui

4 fase dan sitokinesis untuk membentuk sel anak empat masing-masing dengan

jumlah kromosom haploid

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Divisi khatulistiwa tidak didahului oleh fase S Sangat mirip dengan mitosis dan

dibagi menjadi profase II metafase II anafase II telofase II dan sitokinesis Baris

kromosom di khatulistiwa kinetochores melekat pada serat gelendong diikuti oleh

kromatid bermigrasi ke kutub yang berlawanan dan sitokinesis membagi masing-

masing dari dua sel menghasilkan total empat sel anak dari sel sel kuman asli

diploid Masing-masing dari empat sel mengandung sejumlah haploid DNA dan

sejumlah kromosom haploid

Tidak seperti sel-sel anak yang dihasilkan dari mitosis yang masing-masing berisi

jumlah diploid kromosom dan merupakan salinan identik dari yang lain empat sel

yang dihasilkan dari meiosis mengandung jumlah haploid kromosom dan genetika

berbeda dengan reshuffle kromosom dan menyeberangDemikian setiap gamet

mengandung genetik unik yang saling melengkapi

Akibat pembelahan meiosis

1 Variabilitas genetik ditingkatkan melalui tukar silang yang menyebabkan

redistribusi bahan genetik dan melalui distribusi acak kromosom homolog ke

sel anak dan

2 Setiap sel germinativum mengandung jumlah kromosom yang haploid

sehingga saat pembuahan jumlah diploid 46 terpulihkan

Amitosis

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa

melalui tahap-tahap pembelahan sel Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-

sel yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri ganggang

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Prosesnya dimulai dengan Inti sel yang membelah menjadi dua (kariokenesis) lalu

diikuti dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma)Karena pada pembelahan ini

setiap sel membelah menjadi dua sel yang identik maka disebut pembelahan biner

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Komunikasi Sel

A Definisi

Komunikasi diantara sel-sel mutlak diperlukan organisme multiseluler Kemampuan

sel berkomunikasi dengan sesama sel di sekitarnya berfungsi untuk mempertahankan

homeostasis atau keseimbangan serta untuk mengontrol pertumbuhan dan perkembangan

tubuh sebagai satu kesatuan

B Bentuk Klasifikasi Komunikasi Sel

1) 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

2) 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)

3) 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

C Komunikasi Sel

Komunikasi sel terbagi menjadi 3 yaitu

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

1 Gap Junction

Yaitu sekumpulan salurankanal antar sel yang menghubungkan kompartemen sitoplasma

dari sel-sel yang berdekatan membentuk jalur komunikasi langsung antar sel

2 Molekul Pembawa Sinyal

Melalui molekul pembawa sinyal di permukaan membrane sebagian sel yang memungkinkan

sel tersebut secara langsung berhubungan dan berinteraksi dengan sel tertentu lain dengan

cara khusus

3 Perantara Kimia

Sel berkomunikasi dengan sesamanya melalui zat perantara kimiawi antar sel yang terdiri

dari empat jenis

a Parakrin yaitu zat perantara kimia local yang efeknya hanya bekerja pada sel-sel di sekitar

yang dekat dengan tempat pengeluarannya

b Neurotransmitter yaitu sel saraf (neuron) berkomunikasi secara langsung dengan sel

sasaran dengan mengeluarkan zat perantara kimiawi yang jarak jangkauannya sangat pendek

c Hormon yaitu zat perantara kimiawi jarak jauh yang secara spesifik disekresikan ke dalam

darah oleh kelenjar endokrin sebagai respons terhadap sinyal yang sesuai

d Neurohormon yaitu hormone yang dikeluarkan ke dalam darah secara spesifik oleh neuron

neurosekretorik

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe yaitu

1) Endokrin sel target jauh mengggunakan mediator hormon Hormon dibawa melalui

pembuluh darah

2) Parakrin mediator lokal Mempengaruhi sel target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh Ekstra Selular Matriks

3) Autokrin Sel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

4) Sinaptik Penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel

berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain

D Proses Pensinyalan Sel

Ketika sebuah sel bertemu dengan sinyal sinyal tersebut harus dikenali terlebih

dahulu oleh molekul reseptordan informasi yang dibawa oleh sinyal tersebut harus diubah

kebentuk lain ( ditranduksi ) didalam sel sebelum sel yang bersangkutan dapat meresponnya

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Jenis-jenis sinyal

Protein Pepsida Asam amino

Nukleutida Steroid Gas

Menurut Earl WSutherland ada 3 tahap proses pengolahan sinyal

1 Penerimaan ( reception )

Sinyal yang datang dari luar sel dideteksi oleh reseptor ( sel target ) Sinyal kimiawi tersebut

terdeteksi apabila sinyal itu terikat pada protein seluler pada membran sel Ligand atau

molekul signaling dapat berupa

bull hormon growth factor neuro transmitter feromon

bull stimulus fisik cahaya panas sentuhan

bull perubahan konsentrasi metabolit

Sinyal kimiawi terdeteksi bila sinyal itu terikat pada protein seluler yaitu protein yang

biasanya ditemukan pada permukaan sel yang bersangkutan Kebanyakan molekul sinyal

dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusi melalui membran plasma atau terikat

pada permukaan sel sehingga hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi

sinyal Posisi reseptor ada dua yaitu

bull Reseptor Intraselular

Reseptor intraselular merupakan reseptor yang terdapat di dalam sel ligan-ligan yang dapat

langsung menembus membran sel dan berdifusi karena sifatnya yang hidrofobik dapat

langsung berikatan dengan reseptor ini Contohnya hormon kortikoid progesteron dan

estrogen

bull Reseptor di Membran Sel

Ligan yang tidak dapat menembus sel dan tidak dapat terlarut dalam lipid dapat berikatan

dengan reseptor ini

2 Proses Tranduksi

Molekul sinyal yang terikat mengubah protein reseptor mengawali proses tranduksi

(pengubahan sinyal ) Tahap tranduksi ini mengubah sinyal menjadi suatu bentuk yang dapat

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

menimbulkan respons seluler spesifik Proses tranduksi kadang terjadi dalam satu langkah

namun lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang

berbeda Molekul disepanjang jalur tranduksi ini disebut molekul relay

Jalur Transduksi Sinyal

Saat reseptor sinyal berupa protein membran plasma tahap transduksi dari pensinyalan sel

biasanya berupa jalur yang terdiri atas banyak langkah Salah satu keuntungan jalur seperti ini

adalah penguatan sinyalnya Jika sebagian molekul dalam suatu jalur menghantarkan sinyal

ke beberapa molekul yang merupakan komponen berikutnya dalam rangkaian itu hasilnya

dapat berupa sejumlah besar molekul teraktivasi di akhir jalur itu Selain itu jalur banyak

langkah memberikan lebih banyak kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi

daripada sistem yang lebih sederhana

Dalam proses transduksi sinyal reseptor yang berada di membran plasma membutuhkan

bantuan dari second messenger Second messenger yang merupakan perantara kedua

meneruskan pesansinyal dari reseptor kepada targetpenerima Beberapa contoh second

messenger

1 cAMP (Cyclic AMP) mengaktifkan protein kinase A

2 cGMP mengaktifkan protein kinase G

3 IP3 (Inositol tri Fosfat) membuka kanal Ca2+ di retikulum

endoplasma

4 DAG (Diasil gliserol) mengaktifkan protein kinase C

5 ion kalsium

Tipe protein reseptor di membrane sel

1 G-protein-linked receptors

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

memerantarai respon terhadap berbagai macam ligan meliputi hormone

neurotransmitter dan perantara lokal Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi

enzim yang terikat pada membrane plasma atau ion channel melewati protein-G secara tidak

langsung

Ligand ndash reseptor rarr aktifasi protein G rarr aktivasihambat suatu enzim rarr yang mengaktivasi

ion channel atau second messenger

2 Ion channel linked receptor

dikenal juga sebagai transmittergated ion channels atau ionotropic receptor Membuka atau

menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Contoh reseptor asetilkolin

Tahapan

Ligand ndashgt

reseptor ndashgt

perubahan konformasi reseptorndashgt

aliran ion tertentu ndashgt

ubah potensial elektris pada membran sel

3 Enzyme-linked receptor merupakan

protein transmembran dengan domain peningktan ligan pada permukaan luar membran

plasma Reseptor ini juga berkaitan dengan tirosin kinase Reseptor tidak memiliki aktivitas

katalitik Contoh Growth factor

Tahap

Ligand -gt reseptor -gt stimulasi dimerisasi reseptor ndashgt

interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol

4 Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik

Tahap Ligand - reseptor - katalisasi GTP - cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase -

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase)

Contoh reseptor insulin

3 Pensinyalan sel ( respons sel )

Sinyal yang telah ditranduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik ketika sampai di inti

sel Proses pensinyalan ini membantu memastikan bahwa aktivitas yang terjadi pada sel

sudah benar terjadi pada waktu yang tepat dan pada kondisi yang sesuai dengan sel

lainRespons sel terhadap sinyal hampir berupa seluruh aktivitas sel jika dikelompokkan

ada beberapa respon sel terhdp sinyal

- Survive ( tetap ) artinya sel tidak

mengalam perubahan

- Divide ( membelah ) misalnya ketika

ada sinyal yang rusak sinyal direspons

oleh sel dengan melakukan pembelahan

- Diferentiate ( perubahan ) misalnya

penyusunan ulang

sitoskeletonpengaktifan gen spesifik

didalam nukleous dll

- Die ( mati ) jika ada virus atau bakteri yang membahayakan sel

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

Secara singkat langkah-langkah transduksi sinyal adalah

1) Sintesis molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

2) Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

3) Transpor sinyal oleh sel target

4) Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan

aktivasi reseptor tersebut

5) Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

6) Peubahan spesifik fungsi metabolisme atau perkembangan

sel

7) Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

E Interaksi sel

Pada organisme multisel misalnya manusia membran plasma tidak hanya berfungsi

sebagai batas luar semua sel tetapi juga berperan dalam adhesi antar sel yang memungkinkan

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya dikemas menjadi

organ Organisasi sel menjadi kelompok-kelompok yang sesuai paling sedikit sebagian

diakibatkan oleh rantai karbohidrat di permukaan membran

Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara berbeda (1) molekul-molekul

adhesi sel (sel adhesion molecules) di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut

sel khusus

1 Adhesi Antarsel

Adhesi antarsel berfungsi sebagai batas luar semua sel dan berperan dalam adhesi sel ke sel

yang memungkinkan kelompok-kelompok sel menyatu membentuk jaringan dan selanjutnya

dikemas menjadi organ Setelah tersusun sel-sel akan disatukan oleh tiga cara yang berbeda

(1) molekul-molekul adhesi sel di membran plasma sel (2) matriks ekstrasel dan (3) taut sel

khusus

bull Matriks ekstrasel berfungsi sebagai ldquoperekatrdquo biologis

- Sel-sel di dalam suatu jaringan disatukan oleh matriks ekstrasel

- Di dalam gel cair yang merupakan medium untuk difusi berbagai zat gizi zat sisa dan

zat-zat lain yang larut dalam air antara darah dan sel jaringan terjalin tiga jenis serat protein

utama

1 Kolagen Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan

tensil

2 Elastin Serat protein seperti karet yang paling banyak terdapat di jaringan harus

mampu teregang dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

3 Fibronektin Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya

2 Matriks ekstrasel

Matriks ekstrasel adalah suatu jalinan protein fibrosa yang rumit yang terbenam di dalam

substansi berair mirip gel yang tersusun dari karbohidrat kompleks dan berfungsi sebagai

perekat biologis Di dalam gel tersebut terjalin tiga jenis serat protein utama yaitu kolagen

elastin dan fibronektin

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

a Kolagen

Membentuk serat-serat seperti kabel atau lembaran yang menghasilkan kekuatan tensil

(resistensi terhadap stres longitudinal) pada scurvy suatu keadaan yang disebabkan oleh

defisiensi vitamin c serat-serat ini tidak terbentuk sempurna Akibatnya jaringan terutama

kulit dan pembuluh darah menjadi sangat rapuh Hal ini akan mengakibatkan perdarahan di

kulit dan membran mukosa terutama jelas terlihat di gusi

b Elastin

Adalah serat protein seperti karet paling banyak terdapat di jaringan harus mampu teregang

dan kembali ke bentuk semula setelah peregangan dihentikan

c Fibronektin

Menunjang adhesi sel dan menahan sel-sel pada posisinya Penurunan jumlah protein ini

dijumpai pada jenis tertentu sel-sel kanker jaringan yang mengalami kanker yang mungkin

menjadi penyebab mengapa sel-sel jaringan kanker tidak melekat erat satu sama lain

Matriks ekstrasel disekresikan oleh sel-sel lokal terutama oleh fibroblas (ldquopembentuk seratrdquo)

yang terdapat di matriks Matriks ditambah sel-sel di dalamnya secara kolektif sering disebut

sebagai jaringan ikat karena mereka menghubungkan sel-sel menjadi jaringan dan jaringan

menjadi organ

3 Taut sel khusus

Selain kohesi jaringan yang dibentuk oleh matriks ekstrasel sebagian sel secara langsung

berkaitan dengan sel lain melalui salah satu dari 3 jenis taut sel khusus

1 Desmosom

a Spot desmosome

Hubungan sel yang berdekatan seperti titik sebagai noktah

b Belt desmosome

Hubungan sel yang berdekatan

berfungsi sebagai pengikat sel

yang berdekatan dan

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

mengandung aktin (protein kontraktil)

Terdiri atas filamen-filamen yang menonjol dari membran plasma dua sel yang

berdekatan tapi tidak saling bersentuhan dan bertindak sebagai ldquopemancingrdquo untuk

mengaitkan sel Selain itu terdapat juga Hemidesmosom perbedaanya desmosom

penghubung sel-sel anchoring sites untuk filamen intermediate transmembran linker

proteinnya cadherin sedangkan hemidesmosom penghubung sel-ECM filamen

intermediatenya keratin transmembran proteinnya integrin

2 Taut erat (tight junction)

Taut impermeabel yang menyatukan tepi-tepi lateral sel epitel dekat dengan batas

luminalnya sehingga mencegah lewatnya bahan di antara sel

3 Taut komunikasi (gap junction)

Celah antara dua sel yang

berdekatan yang dihubungkan saluran

penghubung kecil yang namanya

konekson

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

4 Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar bersifat semiselektif

permeabel berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel

dengan cara difusi osmosis dan transport aktif Membran plasma disusun oleh

fosfolipid proten kolesterol dll

Membran plasma atau membran sel adalah struktur membranosa yang sangat

tipis yang membungkus setiap sel memisahkan isi sel berbentuk fosfolipid bilayer

memiliki head yang bersifat hydrophilic yang mengandung glycerol dan phosphate

dan tail yang bersifat hydrophobic yang terdiri atas fatty acid chains dari

sekitarnyaMembran plasma terdiri dari lipid 42 protein 55karbohidrat 3

Protein tersebut dibagi menjadi 3 yaitu protein perifer (melekat) protein

integral(tertanam)Karbohidrat terbagi menjadi 3 yaitu

proteoglikanglycoprotein(karbohidrat yang nempel dengan protein)glypolipid (

karbohidrat yang nempel dengan lipid )

Membran plasma merupakan struktur membranosa yang tipis yang membungkus

setiap sel memisahkan isi sel dengan lingkungannya1

Ada empat fungsi membran plasma2

1Menyelubungi sel dan menjaga struktur sel

2 Sebagai membrane semipermeabel yang mengatur keluar-masuknya zat dalam sel

3 Mengandung aktivitas enzimatik untuk mengenali sel lain

4 Membantu penyampaiaan sinyal ekstraseluler ke dalam sel

5 Sebagai pembatas antara sel dengan lingkungan sekitarnya

Membrane Transport of Small Molecules

Because of the hydrophobic interior of the lipid bilayer polar molecules cannot enter the

cell However cells devised means of transferring small polar molecules Transport

proteins each specialized for a certain molecule can transport polar molecules across the

membrane There are several types of membrane transport proteins Uniports simply move

solutes from one side to another Cotransport systems work by simultaneously sending two

solutes across the lipid bilayer There are two types of cotransport systems - symport in

which the solutes are sent in the same direction or antiport in which they are sent in

opposite directions These transport proteins work passively meaning that the cell doesnt

have to expend energy sending the solute in or out This is dependent on the solute moving

in its natural direction - ie moving from more concentrated solution to less concentrated or

from positive to negative

Some specific examples of transport membranes are channel proteins which allow solutes to

cross if they are the correct size and charge Carrier proteins bind to the solute and lead it

through the bilayer These are examples of passive transport To move a solute against their

natural direction - for example higher concentration to lower concentration energy (ATP) is

needed to pump the solute in or out

An example of active transport is the sodium-potassium pump which in conjunction with the

potassium leak channel allows the cell the control its membrane potential The sodium-

potassium-ATPase which uses the energy of ATP hydrolysis pumps sodium out and

potassium in which creates a high concentration of potassium inside the cell and a low

concentration outside The reverse applies to the sodium The potassium leak channel allows

the potassium to leak out (so to even out the concentrations) which gives the cell and

negative charge on the inside

Diagram comparing uniport symport and antiport

Membrane Transport of Macromolecules

Most cells use exocytosis and endocytosis to secrete and ingest macromolecules

respectively In exocytosis the contents of special vesicles are released when the vesicle

fuses with the cell membrane In endocytosis the membrane depresses and pinches off

enclosing the molecule Two different sizes are formed - pinocytotic (small) and

phagocytic (large)

In receptor-mediated endocytosis coated pits and vesicles bind to specific receptors on the

cell surface allowing the cell to select what molecules to take and what to reject

Membrane Receptors

The cell membrane is pocketed with receptors and antigens Molecules targeted toward

that specific cell will bind with the cell surface receptor which binds the signaling

molecule and sends a signal that alters the behavior of the target cell Antigens are used

to tell the cell whether foreign materials are present If any foreign materials are detected

the immune system will mobilize its killer T-cells to destroy the foreign cell

Struktur membran sel disebut dengan ldquoModel Mozaik Fluidardquo Pada teori mozaik

fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid

yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran Protein membran

tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak Jadi dapat dikatakan

membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas

bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen

Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids protein oligosakarida

glikolipid dan kolesterol

Struktur membrane plasma terdiri dari dua leaflet yaitu

1 Lipid bilayer

When the lipids are immersed in an aqueous solution the lipids spontaneously bury

the tails together and leave the hydrophilic heads exposed Thus this is a handy

membrane to use because it can automatically fix itself when torn There are three

different major classes of lipid molecules - phospholipids cholesterol and

glycolipids Different membranes have different ratios of the three lipids

Lipid bilayer tersusun dari fosfolipid glikolipid dan karbohidrat

- fosfolipid Karena lipid ini mengandung elemen fosfor maka disebut fosfolipid

dua rantai asam lemak dan satu ikatan dengan kelompok fosfat Daerah kepala bersifat

polar mengandung gliserol dan kelompok fosfat sehingga disebut hidrofilik(suka air)

Sedangkan daerah ekor bersifat nonpolar mengandung rantai asam lemak dan disebut

hidrofobik(takut air)Fosfolipid bersifat impermeable tehadap zat yang larut di dalam

air

- glikolopid berfungsi untuk melindungi embran dari kondisi ekstrim misalnya

peningkatan suhu Glikolipid juga berperan dalam merubah konsentrasi ion pada

peristiwa transport zat Glikolipid juga berperan dalam interaksi sel dengan

lingkungannya termasuk adhesi sel

- Membran karbohidrat

Fungsinya sebagai pelumas dan pelindung dan spesifikasi dalam mengikat materi

dari luar sel

Membran karbohdrat ini mengisi plasma membran sekitar 3 Proteoglycan

glycoprotein dan glycolipids adalah karbohidrat yang membentang sampai bagian

luar plasma membran dan membentuk glycocalyx Glycocalyx mempunyai

beberapa fungsi yaitu

a Lubrication and protection

b Anchoring and locomotion

c Spesifikasi dalam mengikat material dari luar sel

d Recognition system

Menjaga sistem imun dalam penghancuran sel ketika menghancurkan patogen

2 Protein membrane

What makes the membrane truly special is the presence of different proteins on the

surface that are used for various functions such as cell surface receptors enzymes

surface antigens and transporters Many of the membrane-associated proteins have

hydrophilic and hydrophobic regions The hydrophilic regions are used to help anchor

the protein inside of the cell membrane Some proteins extend across the lipid bilayer

others cross the bilayer several times

Protein membran terdiri dari 5 jenis protein berdasarkan sifatnya yaitu protein

struktural protein pompa aktif protein saluran pasif protein reseptor dan protein

enzim Sedangkan berdasarkan letaknya terdapat 2 jenis protein pada lapisan

membrane plasma yaitu

- Protein integral

Protein integral tersebar pada seluruh permukaan membrane plasma dan berfungsi

sebagai reseptor membrane dan protein transport Protein integral disebut juga

sebagai protein transmembran Bagian dari struktur membran yang tidak dapat

dihancurkan kecuali menghancurkan membran itu sendiri

- Protein peripheral

Protein peripheral tidak menembus lipid bilayer berada di dekat sitoplasma

Protein peripheral berfperan dalam sei interseluler second messenger system dan

juga merupakan bagian sitoskeleton karena letaknya berada di perbatasan

membrane plasma dengan sitoplasma Mengikat bagian luardalam membran dan

mudah untuk dipisahkan dari membran tersebut

a) Tambahan Protein yang terikat lipid membran

Protein ini terikat secara kovalen dengan lipid bilayer dan terletak pada

permukaan luar dari lipid bilayer

Berikut ini adalah macam-macam protein yang ada di plasma membran

1 Anchoring protein

Melekatkan plasma membran pada struktur lain dan menstabilisasi posisi sel

2 Recognition protein

Mengidentifikasi materi yang normal dan tidak normal dari lingkungan luar

bekerja sebagai immune response Contoh glikoprotein

3 Enzymes

Enzim di sini ada yang dikatagorikan dalam Integral protein atau Peripheral

protein Enzim berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia yang terkadi di

sitoplasma

4 Receptor protein

Mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap molekul dari luar sel (ligand) Ligand

bisa berupa ion (Ca2

etc) dan hormon Contoh pengikatan insulin dengan spesifik

receptor protein dapat mempercepat penterapan glukosa oleh sel

5 Carrier protein

Mengikat zat-zat yang dpt dilarutkan dan membawa zat tersebut ke plasma

membran Dalam pengangkutan glukosa tidak dibutuhkan ATP sedangkan

pengangkutan ion membutuhkan ATP

6 Channels

Saluran yang mengangkut ion molekul air dan zat-zat yang dapat dilarukan

lainnya

Perbandingan jumlah antara lemak dan protein bervariasi tergantung dari jenis

misalnya membran retikulum endoplasma berbeda dengan membran Golgi jenis

organisme misalnya membran sel tumbuhan berbeda dengan membran sel hewan dan

jenis sel misalnya membran sel tulang berbeda dengan sel hati Karbohidrat terikat

secara kovalen baik dengan lemak maupun protein

Karbohidrat yang terikat dengan lemak dinamakan glikolipid sedangkan yang

terikat dengan protein dinamakan glikoprotein Baik glikolipid maupun glikoprotein

berfungsi sebagai media interaksi dengan sel lainnya sekitar 2 - 10 persen

glikolrotein membangun membran plasma tergantung dari tipe sel dun spesies

Fungsi glikolipid masih belum banyak diketahui tetapi diduga berhubungan dengan

tempat melekatnya beberapa mikroorganisme infektif Kolesterol pada membran

plasma hanya dijumpai pada sel hewan dan sekitar 50 dari lemak membran terdiri

atas kolesterol Fungsi kolesterol pada membrane berhubungan dengan rigiditas atau

kekakuan membrane

Diagram comparing uniport symport and antiport

Membrane Transport of Macromolecules

Most cells use exocytosis and endocytosis to secrete and ingest macromolecules

respectively In exocytosis the contents of special vesicles are released when the vesicle

fuses with the cell membrane In endocytosis the membrane depresses and pinches off

enclosing the molecule Two different sizes are formed - pinocytotic (small) and

phagocytic (large)

In receptor-mediated endocytosis coated pits and vesicles bind to specific receptors on the

cell surface allowing the cell to select what molecules to take and what to reject

Membrane Receptors

The cell membrane is pocketed with receptors and antigens Molecules targeted toward

that specific cell will bind with the cell surface receptor which binds the signaling

molecule and sends a signal that alters the behavior of the target cell Antigens are used

to tell the cell whether foreign materials are present If any foreign materials are detected

the immune system will mobilize its killer T-cells to destroy the foreign cell

Struktur membran sel disebut dengan ldquoModel Mozaik Fluidardquo Pada teori mozaik

fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid

yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran Protein membran

tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak Jadi dapat dikatakan

membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas

bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen

Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids protein oligosakarida

glikolipid dan kolesterol

Struktur membrane plasma terdiri dari dua leaflet yaitu

1 Lipid bilayer

When the lipids are immersed in an aqueous solution the lipids spontaneously bury

the tails together and leave the hydrophilic heads exposed Thus this is a handy

membrane to use because it can automatically fix itself when torn There are three

different major classes of lipid molecules - phospholipids cholesterol and

glycolipids Different membranes have different ratios of the three lipids

Lipid bilayer tersusun dari fosfolipid glikolipid dan karbohidrat

- fosfolipid Karena lipid ini mengandung elemen fosfor maka disebut fosfolipid

dua rantai asam lemak dan satu ikatan dengan kelompok fosfat Daerah kepala bersifat

polar mengandung gliserol dan kelompok fosfat sehingga disebut hidrofilik(suka air)

Sedangkan daerah ekor bersifat nonpolar mengandung rantai asam lemak dan disebut

hidrofobik(takut air)Fosfolipid bersifat impermeable tehadap zat yang larut di dalam

air

- glikolopid berfungsi untuk melindungi embran dari kondisi ekstrim misalnya

peningkatan suhu Glikolipid juga berperan dalam merubah konsentrasi ion pada

peristiwa transport zat Glikolipid juga berperan dalam interaksi sel dengan

lingkungannya termasuk adhesi sel

- Membran karbohidrat

Fungsinya sebagai pelumas dan pelindung dan spesifikasi dalam mengikat materi

dari luar sel

Membran karbohdrat ini mengisi plasma membran sekitar 3 Proteoglycan

glycoprotein dan glycolipids adalah karbohidrat yang membentang sampai bagian

luar plasma membran dan membentuk glycocalyx Glycocalyx mempunyai

beberapa fungsi yaitu

a Lubrication and protection

b Anchoring and locomotion

c Spesifikasi dalam mengikat material dari luar sel

d Recognition system

Menjaga sistem imun dalam penghancuran sel ketika menghancurkan patogen

2 Protein membrane

What makes the membrane truly special is the presence of different proteins on the

surface that are used for various functions such as cell surface receptors enzymes

surface antigens and transporters Many of the membrane-associated proteins have

hydrophilic and hydrophobic regions The hydrophilic regions are used to help anchor

the protein inside of the cell membrane Some proteins extend across the lipid bilayer

others cross the bilayer several times

Protein membran terdiri dari 5 jenis protein berdasarkan sifatnya yaitu protein

struktural protein pompa aktif protein saluran pasif protein reseptor dan protein

enzim Sedangkan berdasarkan letaknya terdapat 2 jenis protein pada lapisan

membrane plasma yaitu

- Protein integral

Protein integral tersebar pada seluruh permukaan membrane plasma dan berfungsi

sebagai reseptor membrane dan protein transport Protein integral disebut juga

sebagai protein transmembran Bagian dari struktur membran yang tidak dapat

dihancurkan kecuali menghancurkan membran itu sendiri

- Protein peripheral

Protein peripheral tidak menembus lipid bilayer berada di dekat sitoplasma

Protein peripheral berfperan dalam sei interseluler second messenger system dan

juga merupakan bagian sitoskeleton karena letaknya berada di perbatasan

membrane plasma dengan sitoplasma Mengikat bagian luardalam membran dan

mudah untuk dipisahkan dari membran tersebut

a) Tambahan Protein yang terikat lipid membran

Protein ini terikat secara kovalen dengan lipid bilayer dan terletak pada

permukaan luar dari lipid bilayer

Berikut ini adalah macam-macam protein yang ada di plasma membran

1 Anchoring protein

Melekatkan plasma membran pada struktur lain dan menstabilisasi posisi sel

2 Recognition protein

Mengidentifikasi materi yang normal dan tidak normal dari lingkungan luar

bekerja sebagai immune response Contoh glikoprotein

3 Enzymes

Enzim di sini ada yang dikatagorikan dalam Integral protein atau Peripheral

protein Enzim berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia yang terkadi di

sitoplasma

4 Receptor protein

Mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap molekul dari luar sel (ligand) Ligand

bisa berupa ion (Ca2

etc) dan hormon Contoh pengikatan insulin dengan spesifik

receptor protein dapat mempercepat penterapan glukosa oleh sel

5 Carrier protein

Mengikat zat-zat yang dpt dilarutkan dan membawa zat tersebut ke plasma

membran Dalam pengangkutan glukosa tidak dibutuhkan ATP sedangkan

pengangkutan ion membutuhkan ATP

6 Channels

Saluran yang mengangkut ion molekul air dan zat-zat yang dapat dilarukan

lainnya

Perbandingan jumlah antara lemak dan protein bervariasi tergantung dari jenis

misalnya membran retikulum endoplasma berbeda dengan membran Golgi jenis

organisme misalnya membran sel tumbuhan berbeda dengan membran sel hewan dan

jenis sel misalnya membran sel tulang berbeda dengan sel hati Karbohidrat terikat

secara kovalen baik dengan lemak maupun protein

Karbohidrat yang terikat dengan lemak dinamakan glikolipid sedangkan yang

terikat dengan protein dinamakan glikoprotein Baik glikolipid maupun glikoprotein

berfungsi sebagai media interaksi dengan sel lainnya sekitar 2 - 10 persen

glikolrotein membangun membran plasma tergantung dari tipe sel dun spesies

Fungsi glikolipid masih belum banyak diketahui tetapi diduga berhubungan dengan

tempat melekatnya beberapa mikroorganisme infektif Kolesterol pada membran

plasma hanya dijumpai pada sel hewan dan sekitar 50 dari lemak membran terdiri

atas kolesterol Fungsi kolesterol pada membrane berhubungan dengan rigiditas atau

kekakuan membrane

Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids protein oligosakarida

glikolipid dan kolesterol

Struktur membrane plasma terdiri dari dua leaflet yaitu

1 Lipid bilayer

When the lipids are immersed in an aqueous solution the lipids spontaneously bury

the tails together and leave the hydrophilic heads exposed Thus this is a handy

membrane to use because it can automatically fix itself when torn There are three

different major classes of lipid molecules - phospholipids cholesterol and

glycolipids Different membranes have different ratios of the three lipids

Lipid bilayer tersusun dari fosfolipid glikolipid dan karbohidrat

- fosfolipid Karena lipid ini mengandung elemen fosfor maka disebut fosfolipid

dua rantai asam lemak dan satu ikatan dengan kelompok fosfat Daerah kepala bersifat

polar mengandung gliserol dan kelompok fosfat sehingga disebut hidrofilik(suka air)

Sedangkan daerah ekor bersifat nonpolar mengandung rantai asam lemak dan disebut

hidrofobik(takut air)Fosfolipid bersifat impermeable tehadap zat yang larut di dalam

air

- glikolopid berfungsi untuk melindungi embran dari kondisi ekstrim misalnya

peningkatan suhu Glikolipid juga berperan dalam merubah konsentrasi ion pada

peristiwa transport zat Glikolipid juga berperan dalam interaksi sel dengan

lingkungannya termasuk adhesi sel

- Membran karbohidrat

Fungsinya sebagai pelumas dan pelindung dan spesifikasi dalam mengikat materi

dari luar sel

Membran karbohdrat ini mengisi plasma membran sekitar 3 Proteoglycan

glycoprotein dan glycolipids adalah karbohidrat yang membentang sampai bagian

luar plasma membran dan membentuk glycocalyx Glycocalyx mempunyai

beberapa fungsi yaitu

a Lubrication and protection

b Anchoring and locomotion

c Spesifikasi dalam mengikat material dari luar sel

d Recognition system

Menjaga sistem imun dalam penghancuran sel ketika menghancurkan patogen

2 Protein membrane

What makes the membrane truly special is the presence of different proteins on the

surface that are used for various functions such as cell surface receptors enzymes

surface antigens and transporters Many of the membrane-associated proteins have

hydrophilic and hydrophobic regions The hydrophilic regions are used to help anchor

the protein inside of the cell membrane Some proteins extend across the lipid bilayer

others cross the bilayer several times

Protein membran terdiri dari 5 jenis protein berdasarkan sifatnya yaitu protein

struktural protein pompa aktif protein saluran pasif protein reseptor dan protein

enzim Sedangkan berdasarkan letaknya terdapat 2 jenis protein pada lapisan

membrane plasma yaitu

- Protein integral

Protein integral tersebar pada seluruh permukaan membrane plasma dan berfungsi

sebagai reseptor membrane dan protein transport Protein integral disebut juga

sebagai protein transmembran Bagian dari struktur membran yang tidak dapat

dihancurkan kecuali menghancurkan membran itu sendiri

- Protein peripheral

Protein peripheral tidak menembus lipid bilayer berada di dekat sitoplasma

Protein peripheral berfperan dalam sei interseluler second messenger system dan

juga merupakan bagian sitoskeleton karena letaknya berada di perbatasan

membrane plasma dengan sitoplasma Mengikat bagian luardalam membran dan

mudah untuk dipisahkan dari membran tersebut

a) Tambahan Protein yang terikat lipid membran

Protein ini terikat secara kovalen dengan lipid bilayer dan terletak pada

permukaan luar dari lipid bilayer

Berikut ini adalah macam-macam protein yang ada di plasma membran

1 Anchoring protein

Melekatkan plasma membran pada struktur lain dan menstabilisasi posisi sel

2 Recognition protein

Mengidentifikasi materi yang normal dan tidak normal dari lingkungan luar

bekerja sebagai immune response Contoh glikoprotein

3 Enzymes

Enzim di sini ada yang dikatagorikan dalam Integral protein atau Peripheral

protein Enzim berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia yang terkadi di

sitoplasma

4 Receptor protein

Mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap molekul dari luar sel (ligand) Ligand

bisa berupa ion (Ca2

etc) dan hormon Contoh pengikatan insulin dengan spesifik

receptor protein dapat mempercepat penterapan glukosa oleh sel

5 Carrier protein

Mengikat zat-zat yang dpt dilarutkan dan membawa zat tersebut ke plasma

membran Dalam pengangkutan glukosa tidak dibutuhkan ATP sedangkan

pengangkutan ion membutuhkan ATP

6 Channels

Saluran yang mengangkut ion molekul air dan zat-zat yang dapat dilarukan

lainnya

Perbandingan jumlah antara lemak dan protein bervariasi tergantung dari jenis

misalnya membran retikulum endoplasma berbeda dengan membran Golgi jenis

organisme misalnya membran sel tumbuhan berbeda dengan membran sel hewan dan

jenis sel misalnya membran sel tulang berbeda dengan sel hati Karbohidrat terikat

secara kovalen baik dengan lemak maupun protein

Karbohidrat yang terikat dengan lemak dinamakan glikolipid sedangkan yang

terikat dengan protein dinamakan glikoprotein Baik glikolipid maupun glikoprotein

berfungsi sebagai media interaksi dengan sel lainnya sekitar 2 - 10 persen

glikolrotein membangun membran plasma tergantung dari tipe sel dun spesies

Fungsi glikolipid masih belum banyak diketahui tetapi diduga berhubungan dengan

tempat melekatnya beberapa mikroorganisme infektif Kolesterol pada membran

plasma hanya dijumpai pada sel hewan dan sekitar 50 dari lemak membran terdiri

atas kolesterol Fungsi kolesterol pada membrane berhubungan dengan rigiditas atau

kekakuan membrane

- Membran karbohidrat

Fungsinya sebagai pelumas dan pelindung dan spesifikasi dalam mengikat materi

dari luar sel

Membran karbohdrat ini mengisi plasma membran sekitar 3 Proteoglycan

glycoprotein dan glycolipids adalah karbohidrat yang membentang sampai bagian

luar plasma membran dan membentuk glycocalyx Glycocalyx mempunyai

beberapa fungsi yaitu

a Lubrication and protection

b Anchoring and locomotion

c Spesifikasi dalam mengikat material dari luar sel

d Recognition system

Menjaga sistem imun dalam penghancuran sel ketika menghancurkan patogen

2 Protein membrane

What makes the membrane truly special is the presence of different proteins on the

surface that are used for various functions such as cell surface receptors enzymes

surface antigens and transporters Many of the membrane-associated proteins have

hydrophilic and hydrophobic regions The hydrophilic regions are used to help anchor

the protein inside of the cell membrane Some proteins extend across the lipid bilayer

others cross the bilayer several times

Protein membran terdiri dari 5 jenis protein berdasarkan sifatnya yaitu protein

struktural protein pompa aktif protein saluran pasif protein reseptor dan protein

enzim Sedangkan berdasarkan letaknya terdapat 2 jenis protein pada lapisan

membrane plasma yaitu

- Protein integral

Protein integral tersebar pada seluruh permukaan membrane plasma dan berfungsi

sebagai reseptor membrane dan protein transport Protein integral disebut juga

sebagai protein transmembran Bagian dari struktur membran yang tidak dapat

dihancurkan kecuali menghancurkan membran itu sendiri

- Protein peripheral

Protein peripheral tidak menembus lipid bilayer berada di dekat sitoplasma

Protein peripheral berfperan dalam sei interseluler second messenger system dan

juga merupakan bagian sitoskeleton karena letaknya berada di perbatasan

membrane plasma dengan sitoplasma Mengikat bagian luardalam membran dan

mudah untuk dipisahkan dari membran tersebut

a) Tambahan Protein yang terikat lipid membran

Protein ini terikat secara kovalen dengan lipid bilayer dan terletak pada

permukaan luar dari lipid bilayer

Berikut ini adalah macam-macam protein yang ada di plasma membran

1 Anchoring protein

Melekatkan plasma membran pada struktur lain dan menstabilisasi posisi sel

2 Recognition protein

Mengidentifikasi materi yang normal dan tidak normal dari lingkungan luar

bekerja sebagai immune response Contoh glikoprotein

3 Enzymes

Enzim di sini ada yang dikatagorikan dalam Integral protein atau Peripheral

protein Enzim berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia yang terkadi di

sitoplasma

4 Receptor protein

Mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap molekul dari luar sel (ligand) Ligand

bisa berupa ion (Ca2

etc) dan hormon Contoh pengikatan insulin dengan spesifik

receptor protein dapat mempercepat penterapan glukosa oleh sel

5 Carrier protein

Mengikat zat-zat yang dpt dilarutkan dan membawa zat tersebut ke plasma

membran Dalam pengangkutan glukosa tidak dibutuhkan ATP sedangkan

pengangkutan ion membutuhkan ATP

6 Channels

Saluran yang mengangkut ion molekul air dan zat-zat yang dapat dilarukan

lainnya

Perbandingan jumlah antara lemak dan protein bervariasi tergantung dari jenis

misalnya membran retikulum endoplasma berbeda dengan membran Golgi jenis

organisme misalnya membran sel tumbuhan berbeda dengan membran sel hewan dan

jenis sel misalnya membran sel tulang berbeda dengan sel hati Karbohidrat terikat

secara kovalen baik dengan lemak maupun protein

Karbohidrat yang terikat dengan lemak dinamakan glikolipid sedangkan yang

terikat dengan protein dinamakan glikoprotein Baik glikolipid maupun glikoprotein

berfungsi sebagai media interaksi dengan sel lainnya sekitar 2 - 10 persen

glikolrotein membangun membran plasma tergantung dari tipe sel dun spesies

Fungsi glikolipid masih belum banyak diketahui tetapi diduga berhubungan dengan

tempat melekatnya beberapa mikroorganisme infektif Kolesterol pada membran

plasma hanya dijumpai pada sel hewan dan sekitar 50 dari lemak membran terdiri

atas kolesterol Fungsi kolesterol pada membrane berhubungan dengan rigiditas atau

kekakuan membrane

Protein peripheral tidak menembus lipid bilayer berada di dekat sitoplasma

Protein peripheral berfperan dalam sei interseluler second messenger system dan

juga merupakan bagian sitoskeleton karena letaknya berada di perbatasan

membrane plasma dengan sitoplasma Mengikat bagian luardalam membran dan

mudah untuk dipisahkan dari membran tersebut

a) Tambahan Protein yang terikat lipid membran

Protein ini terikat secara kovalen dengan lipid bilayer dan terletak pada

permukaan luar dari lipid bilayer

Berikut ini adalah macam-macam protein yang ada di plasma membran

1 Anchoring protein

Melekatkan plasma membran pada struktur lain dan menstabilisasi posisi sel

2 Recognition protein

Mengidentifikasi materi yang normal dan tidak normal dari lingkungan luar

bekerja sebagai immune response Contoh glikoprotein

3 Enzymes

Enzim di sini ada yang dikatagorikan dalam Integral protein atau Peripheral

protein Enzim berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia yang terkadi di

sitoplasma

4 Receptor protein

Mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap molekul dari luar sel (ligand) Ligand

bisa berupa ion (Ca2

etc) dan hormon Contoh pengikatan insulin dengan spesifik

receptor protein dapat mempercepat penterapan glukosa oleh sel

5 Carrier protein

Mengikat zat-zat yang dpt dilarutkan dan membawa zat tersebut ke plasma

membran Dalam pengangkutan glukosa tidak dibutuhkan ATP sedangkan

pengangkutan ion membutuhkan ATP

6 Channels

Saluran yang mengangkut ion molekul air dan zat-zat yang dapat dilarukan

lainnya

Perbandingan jumlah antara lemak dan protein bervariasi tergantung dari jenis

misalnya membran retikulum endoplasma berbeda dengan membran Golgi jenis

organisme misalnya membran sel tumbuhan berbeda dengan membran sel hewan dan

jenis sel misalnya membran sel tulang berbeda dengan sel hati Karbohidrat terikat

secara kovalen baik dengan lemak maupun protein

Karbohidrat yang terikat dengan lemak dinamakan glikolipid sedangkan yang

terikat dengan protein dinamakan glikoprotein Baik glikolipid maupun glikoprotein

berfungsi sebagai media interaksi dengan sel lainnya sekitar 2 - 10 persen

glikolrotein membangun membran plasma tergantung dari tipe sel dun spesies

Fungsi glikolipid masih belum banyak diketahui tetapi diduga berhubungan dengan

tempat melekatnya beberapa mikroorganisme infektif Kolesterol pada membran

plasma hanya dijumpai pada sel hewan dan sekitar 50 dari lemak membran terdiri

atas kolesterol Fungsi kolesterol pada membrane berhubungan dengan rigiditas atau

kekakuan membrane

Perbandingan jumlah antara lemak dan protein bervariasi tergantung dari jenis

misalnya membran retikulum endoplasma berbeda dengan membran Golgi jenis

organisme misalnya membran sel tumbuhan berbeda dengan membran sel hewan dan

jenis sel misalnya membran sel tulang berbeda dengan sel hati Karbohidrat terikat

secara kovalen baik dengan lemak maupun protein

Karbohidrat yang terikat dengan lemak dinamakan glikolipid sedangkan yang

terikat dengan protein dinamakan glikoprotein Baik glikolipid maupun glikoprotein

berfungsi sebagai media interaksi dengan sel lainnya sekitar 2 - 10 persen

glikolrotein membangun membran plasma tergantung dari tipe sel dun spesies

Fungsi glikolipid masih belum banyak diketahui tetapi diduga berhubungan dengan

tempat melekatnya beberapa mikroorganisme infektif Kolesterol pada membran

plasma hanya dijumpai pada sel hewan dan sekitar 50 dari lemak membran terdiri

atas kolesterol Fungsi kolesterol pada membrane berhubungan dengan rigiditas atau

kekakuan membrane