SYARAF

Gamaliel Septian Airlanda

Tujuan

Mahasiswa dapat mengetahui bentuk fisik dan

mekanisme molekuler yang terjadi dalam neuron

beserta fungsinya dalam menghantarkan informasi

Struktur dan Fungsi Neuron

• Neuron atau Sel Syaraf: sel yang sensitif terhadap rangsang elektrik sertaberperan menghantarkan informasi dengan mengkombinasikan sinyal kimiadan elektrik.

• Fungsi Neuron:

1. Membangun system syaraf dalam tubuh organisme

2. Mengumpulkan dan memproses informasi

3. Menganalisis informasi

4. Melakukan kontrol terhadap respon organisme dari rangsangan

1. Soma / badan sel : sebagai

pusat metabolism sel syaraf

2. Dendrit : Perpanjangan soma

yang bercabang-cabang.

Berfungsi menerima rangsang

atau sinyal dari neuron lain

3. Akson / Serabut Syaraf :

bagian sel syaraf yang

memandu sinyal menjauhi

soma untuk diteruskan ke

neuron lain. Akson dapat

berukuran sangat panjang dan

memiliki mekanisme dengan

ketepatan tinggi untuk

membawa informasi dengan

jarak yang cukup jauh.

Contohnya: Serabut syaraf

pada otot

4. Selubung Myelin : pelindung axon berfungsi mencegah muatan listrik

keluar masuk tidak beraturan sehingga sinyal dapat berjalan secara cepat

dan efisien

5. Terminal Axon / Terminal Buttons : Serabut Syaraf atau axon yang

terbagi menjadi banyak cabang serta berhubungan dengan neuron lain,

kelenjar atau serabut otot

Dendrit dan axon berkembang dari soma (badan sel) selama masa

perkembangan embrio. Seluruh kehidupan neuron ditopang oleh proses

sintesis dan transport protein pada soma

Struktur Internal Neuron

Organisasi Neuron

• Berdasarkan Jumlah Axonnya

1. Unipolar : Satu batang axon

yang dibagi langsung ke cabang-

cabang axon (Terminal Axon)

2. Bipolar : satu axon dan satu

dendrit

3. Multipolar : satu axon dan

banyak cabang dendritUNIPOLAR BIPOLAR

• Berdasarkan Fungsinya

1. Neuron Sensoris : mengirimkan informasi dari stimulus eksternal (suara, cahaya,

tekanan atau sinyal kimia) atau informasi dari respon internal seperti: tingkat oksigen

terlarut dalam darah, posisi sendi atau letak kepala. Stimulus tersebut akan diteruskan

ke otak

2. Neuron Motoris : membawa sinyal ke arah otot / organ, menyebabkan kontaksi otot

atau sekresi pada kelenjar tertentu

3. Interneurons : membawa sinyal dari neuron satu ke neuron yang lain tanpa koordinasi

dengan system syaraf pusat

Pengelompokan Sistem Syaraf

1. Central Nervous System/CNS (Sistem Syaraf Pusat)

• Sistem syaraf yang berguna mengolah informasi. Secara umum hewan memiliki Otak

yang terletak di kepala dengan nerve cord/spinal cord yang merupakan perpanjangan

CNS, terletak di bagian belakang tepat di tengah sumbu tubuh.

2. Peripheral Nervous System/PNS (Sistem Syaraf Tepi)

• Sistem syaraf yang mengatur gerak otot atau organ secara sadar maupun tidak sadar

Komponen Pendukung Nervous System

1. Neuroglia/glial cell : sel pengisi celah antar neuron

yang berfungsi sebagai kontrol suplai nutrisi serta

terlibat dalam proses fagositosis. Neuroglia terdiri dari:

a) Astrosit : transport nutrisi ke neuron

b) Microglia : terlibat dalam fagositosis

c) Oligodendroglia : membentuk selubung myelin pada axon

CNS

d) Schwann cell : membentuk selubung myelin pda axon PNS

Percobaan Luigi Galvani

–

Luigi Galvani (1791)

“ Animal electricity ”

Electrical “fluid” passed through

metal rods from muscle to nerve;

discharge from muscle caused

contraction

Carlo Matteucci (1840)

Demonstrated that excitable tissues

produce electric current

Percobaan dilakukan dengan menggunakan otot kaki katak. Sampai pada kesimpulan bahwa setiap

hewan memiliki perbedaan potensial elektrik sel yang dapat direspon dengan adanya potensial aksi.

Percobaan dengan Microelektroda

Isopotential

Entire potential difference

between inside / outside

localized to plasma

membrane

Downward

deflection

=

Negative inside

potential

( - 20 to - 100 mv )

:

a) Tidak ada perbedaan potensial listrik yang terekam mikroelektrode ketika

semuanya terendam dalam larutan garam

b) Ketika tip mikroelektroda masuk dalam membrane plasma neuron, seketika

terekam reaksi negative pada layar osiloskop

Keterangan:

Hal ini terjadi karena ketika elektoda belum masuk, membrane sel masih

mampu mempertahankan muatan di dalam dan di luar sel. Namun, ketika

elektroda merusak lipid bilayer dan masuk ke cytosol, elektroda tersebut

menyerap muatan negative yang ada di dalam sel dan muatan negative dalam

larutan garam masuk melalui celah membrane yang rusak. Dapat disimpulkan

bahwa keadaan di dalam sel menjadi sangat negatif

Transport Membran yang Terjadi Pada

Sistem Syaraf

Transport Melalui Ion Channels

1. Ligand Gated

Respon terbuka atau tertutup

jika berikatan dengan senyawa

ligand seperti Acetylcholine

(Ach)

2. Voltage Gated

Respon terbuka atau tertutup jika

terjadi perubahan potensial listrik.

Potensial aksi terjadi ketika

membrane plasma mengalami

depolarisasi.

3. Channel Ca2+

Ca2+ terbawa pada saat depolarisasi

hampir bersamaan dengan

masuknya Na+ ke dalam sel.

Fungsinya:

a. Perambatan sinyal elektris sel

b. Berperan sebagai messenger

intraseluler sebagai pemicu

reaksi yang ada di dalam sel,

seperti: pelepasan

neurotrasmiter dan kontraksi

otot

• Channel Ca2+ memiliki struktur yang hampir sama dengan channel Na+.

Hanya Channel ini tersusun atas protein besar transmembrane (protein

alpha). Protein ini berikatan dengan protein transmembrane lain yang lebih

kecil.

• Ikatan dengan kompleks protein inilah yang menyebabkan channel Ca2+

berjalan cukup lambat dibandingkan Na+

Contoh Kerja Ion Channels Pada AxonChannel Karakteristik Fungsi

Leak Channel (Terbuka pada

saat axon tidak

menghantarkan impuls)

Memproduksi banyak K Memperbesar respon potensial

istirahat Vrest

Voltage gated Na+ Channel

Aktif ketika axon depolarisasi

dan tidak aktif hanya jika Vm

mulai menurun

Meningkatkan potensial aksi

Voltage gated Ca2+ ChannelAktif ketika axon depolarisasi

namun lebih lama dari Na+

Membuat depolarisasi yang

cukup lambat untuk

memasukkan ion Ca2+

Voltage gated K+ Channel

Aktif ketika axon depolarisasi

dan tidak sepenuhnya inaktif

ketika Vm menurun. Lebih

lama dari Na+

Mengadakan repolarisasi

dengan cepat dengan potensial

aksi

Sifat Sinyal Syaraf

• Graded response terjadi jika sinyal yang

diterima bervariasi. Terjadi pada neuron

sensoris

• All or None Signal terjadi jika sinyal yang

disalurkan tidak bervariasi. Terjadi pada

interneuron atau neuron motoris.

Potensial Membran Mempengaruhi Jalannya Sinyal

• Potensial Membran adalah

perbedaan konsentrasi ion di

dalam dan di luar sel syaraf.

Batas normal potensial

membrane: -70mV (fase

istirahat), batas ambang

potensial istirahat -50 sampai

-55mV

Resting Membrane Potential (RMP)

• RMP adalah perbedaan voltase antara membrane axon di dalam dan di luar

• Ion Na+ memiliki konsentrasi yang tinggi di luar sel, sedangkan ion K+

memiliki konsentrasi yang tinggi di dalam sel

• Pada saat istirahat beberapa ion K+ meninggalkan sel, menyebabkan

membrane axon di luar relatif lebih banyak muatan positif dibandingkan di

dalam.

Elektris Pasif Pada Membran Syaraf• Kedua sisi extra dan intra cell

merupakan elektroda yang mengalirkan muatan.

• Lipid bilayer adalah penyekat(resistor) yang menghalangi muatanberpindah dengan

• Ion channels menjadi bagianselektif sebagai penyeimbangmuatan di dalam dan di luar sel

Ketiga prinsip inilah yang menjadidasar perhitungan resistensimembrane

Resistensi Membran Syaraf

• Resistensi membrane adalah batas kemampuan membrane untuk tidak memasukkan

ions dari luar sel ke dalam sel atau sebaliknya. Dapat dihitung dengan:

Ket:

∆Vm = perubahan potensial membrane (volts), ∆ I = perubahan arus listrik (ampere),

Rin = Hambatan dalam (Ohm)

∆Vm = ∆ I x Rin

Kapasitas Membrane Syaraf

• Kapasitas membrane adalah kemampuan membrane dalam memasukkan ion

melewati lipid bilayer. Kemampuan membrane tidak lebih dari 10 pangkat

minus 8 kali rata-rata kecepatan difusi. Kesimpulannya bahwa ion yang dapat

melewati lipid bilayer jumlahnya dapat diabaikan karena sangat sedikit sekali.

Potensial Elektrokimia

• Potensial elektrokimia adalah proses perpindahan muatan melalui membrane

plasma. Dapat terjadi jika:

1. Perbedaan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel

2. Ion channel yang menjadi jembatan selektif permiabel sel

3. Konbinasi perbedaan potensial membrane dengan elektrik pasif

Percobaan Pembuktian Potensial

Elektrokimia• Dalam sebuah wadah terdapat

0,o1 M KCl

• Diberikan pembatas ion selektif

permiabel. Pembatas ini hanya

dapat dilewati oleh K+ bukan Cl-

• Net flux ion K+ adalah 0 karena

konsentrasi keduanya sama. Hal

ini sejalan dengan potensial

membrane juga 0

• Perlakuannya dengan

menambahkan konsentrasi

KCl sebanyak 0,1 M

• Kelebihan K+ dalam

kompartemen I ke

kompartemen II

• Terjadi ketidakseimbangan

antara kompartemen 1 dan 2

akibat pertambahan K+

• Equilibrium potensial

elektrokimia dipertahankan

dengan keadaan kompartemen

2 yang tetap lebih positif

daripada kompatrtemen 1

• Tidak ada pergerakan Cl- yang

melewati membrane selektif

Percobaan di atas menjelaskan tentang Steady State,

bagaimana sel syaraf berada dalam posisi equilibrium dengan

komponen ion positif maupun negative berbeda antara dalam

dan luar sel