More Related Content
What's hot (20)
Similar to TM 7. Komunikasi Sel.pptx (20)
TM 7. Komunikasi Sel.pptx
- 1. Tim Dosen Biologi Seluler dan Molekuler FFS-UHAMKA KOMUNIKASI SEL TM - 4 1
- 3. Pendahuluan 3 ? Sel berkomunikasi untuk menyampaikan informasi ? Bentuk komunikasi : ? sel ¨C sel pada orgm unisel ? sel ¨C sel pada orgm multiseluler ? Pd organisme unisel ? semua kegiatan yg menunjang kehidupan sel dilakukan sendiri oleh sel yang bersangkutan berbeda
- 4. 4 ? Pd organisme multisel ? semua kegiatan tidak dilakukan sendiri ? ada kerjasama diantara sel2 tsb ? Komunikasi sel menjadi hal yang sangat penting bagi organisme multisel ? Organisme multisel berkomunikasi dan bekerjasama untuk menjaga homeostasis ? Komunikasi sel dilakukan dengan signaling.
- 5. Why do multi cellular organism need cell-cell communication? ? Organisme membutuhkan signal terhadap perubahan2 yang terjadi di sekitarnya (internal environment), seperti temperatur, pH, tissue fluid, level of toxins, dll yang mana perubahan2 tsb dapat mempenga-ruhi efisiensi sel ? need cell-cell communication ? Signal tsb akan diteruskan dari satu sel ke sel yang lainnya ? maintain homeostasis.
- 6. KOMUNIKASI ANTAR SEL ? Komunikasi sel akan melibatkan 2 pihak yaitu pihak yg memberikan pesan dan pihak yg menerima pesan ? utk dpt menerima pesan maka sel sasaran hrs memiliki reseptor yg akan meneruskan utk melakukan respon Komunikasi Sel Diperlukan utk a)Kelangsungan hidup sel/organisme b)Homeostasis c) Perkembangan dan pembelahan sel d)Perbaikan jaringan e)Sistem imunitas
- 7. Metode Sel Berkomunikasi (Signaling) 7 ? Sel signaling menggunakan messenger kimiawi (protein atau steroid) ? Komunikasi sel jarak dekat (local signaling) ? Komunikasi sel jarak jauh (long distance signaling)
- 8. ? Sel hewan dan sel tumbuhan dapat berkomunikasi dengan kontak langsung ? memiliki cell junctions yang secara langsung menghubungkan sitoplasma dengan sel sebelahnya Plasma membranes Plasmodesmata between plant cells Gap junctions between animal cells Cell junctions. Both animals and plants have cell junctions that allow molecules to pass readily between adjacent cells without crossing plasma membranes. Cara Sel Melakukan Komunikasi 8
- 9. Cara Sel Melakukan Komunikasi 1. Dengan membentuk gab junction sehingga terjadi hubungan antara sitoplasma dari ke 2 sel 2. Dengan mengadakan kontak langsung melalui molekul khusus pd membran yg akan memberikan sinyal pd reseptor sel target 3. Dengan pelepasan messenger (bahan kimia mediator) yg bertindak sebagai sinyal untuk dikirim ke sel sasaran yg jauh letaknya 9
- 10. ? Pada signaling lokal : dapat berkomunikasi melalui interaksi antara molekul-molekul yang menonjol dari permukaan sel Cell-cell recognition. Two cells in an animal may communicate by interaction between molecules protruding from their surfaces. Cara Sel Hewan Melakukan Komunikasi 10
- 11. 11 ¦Á factor Receptor Exchange of mating factors. Each cell type secretes a mating factor that binds to receptors on the other cell type. 1 Mating. Binding of the factors to receptors induces changes in the cells that lead to their fusion. New a/¦Á cell. The nucleus of the fused cell includes all the genes from the a and a cells. 2 3 ¦Á factor Yeast cell, mating type a Yeast cell, mating type ¦Á ¦Á ¦Á a/¦Á a a Pada Yeast
- 12. Cara Komunikasi Sel Multisel 12 ? Sel berkomunikasi dg cara melepas mesenger (pembawa pesan)
- 13. Hello! signaling cell target cell Komunikasi antar sel melalui molekul signaling ? Sel yang menghasilkan molekul signaling disebut Signaling cells ? Sel yang menerima molekul signaling disebut Target cells 13
- 14. Molekul signaling dapat berupa protein, peptide pendek, asam amino, nukleotida, steroid, retinoid, turunan asam lemak, nitric oxide, carbon monoxide Molekul signaling dapat berupa molekul yang disekresikan sel signaling atau berupa molekul yang menempel di permukaan sel 14
- 15. Apapun bentuk signal, sel target akan merespon dengan suatu reseptor spesifik terhadap molekul signal tersebut dan menginisiasi serangkaian respon Signal ekstraseluler berikatan dengan reseptor spesifik 15
- 16. Empat bentuk signaling komunikasi antar sel 16
- 17. Signaling jarak dekat 17 1. Parakrin ? Molekul signal (senyawa kimia) dikeluarkan oleh sebuah sel dan bekerja pada sel target di dekatnya. ? Molekul pengatur lokal dilepas ke cairan ekstraseluler (contoh: nitric oxide, histamine, prostaglandin) Local regulator diffuses through extracellular fluid Target cell Secretory vesicle
- 18. Mediator Parakrin ? Sifatnya : ? tdk stabil, cepat rusak ? mudah diterima oleh sel sasaran ? Contoh mediator : sitokin ? Jika mediator diterima oleh sel penghasil mediator maka 18
- 19. Signaling jarak dekat 19 2. Sinaptik ? Sel saraf melepaskan molekul kimia neurotransmiter ke dalam sinapsis. ? Neurotransmitter berdiffusi di daerah sinaps, hingga sel target terstimulasi Electrical signal along nerve cell triggers release of neurotransmitter Neurotransmitter diffuses across synapse Target cell is stimulated
- 20. Neurotransmitter dan Sinaps ? Sinaps adalah celah pada neuron dg neuron atau dg sel lain ? Neurotransmitter (NT) : senyawa kimia pembawa pesan pada celah sinaps ? Mediator ini akan dikeluarkan oleh akson ? terdifusi dalam matrik di celah sinaps ? akan ditangkap oleh reseptor pd membran sel target ? Respon : akan mengubah membran sel target pd kegiatan potensial/merubah voltase membran (sinyal kimia ? sinyal listrik) 20
- 21. Signaling jarak jauh 21 1. Endokrin ? Hormonal ? Sel endokrin mensekresi hormon ke cairan tubuh seringkali ke dalam darah ? Hal tersebut memung-kinkan hormon menca-pai seluruh bagian sel tubuh. Hormone travels in bloodstream to target cells Blood vessel Target cell Endocrine cell
- 22. Mediator Melalui Peredaran Darah ? Mediator nya dikenal sbg hormon ? Macam hormon : golongan protein atau steroid ? Hormon Steroid : mudah dalam menyampaikan pesan karena mudah melalui lapisan lipid dari membran bilayer shg TIDAK PERLU RESEPTOR khusus di permukaan sel. Tetapi mediator steroid mengalami kesulitan dalam pengangkutannya melalui darah ? Hormon protein : mudah diangkut dalam darah, NAMUN perlu reseptor di permukaan sel target utk mengenalinya. 22
- 23. Hormon Protein ? Reseptor utk hormon protein pd membran sel target bertindak sbg transducer dg cara mengatur enzim atau pembukaan gerbang ion ? Reseptor hormon protein berada di permukaan sel target ? Sebagai first messenger ? setelah ada ikatan antara Hormon dg Receptor maka pesan akan diteruskan oleh second messenger ? Second messenger bekerja dalam sel yang akan mengubah perilaku sel sebagai bentuk dari respon ? Ada 3 jenis reseptor pd sel target yang dapat membangkitkan sinyal intraseluler (=second messenger) 23
- 24. Macam Reseptor ? Terdapat 3 tipe resep-tor membran yg mem-bantu proses komunikasi sel 1. Reseptor yang berkaitan dengan Protein G 2. Reseptor yang berkaitan dengan Tyrosine kinases 3. Reseptor yang berkaitan dengan Ion channel 24
- 25. ? Nama lain : G-protein linked receptor (GPLR) ? G-protein pd reseptor sebagai molekul intermediat ? Ketika ligan berikatan dg reseptor akan membentuk reseptor kompleks ? G - protein kemudian diaktifkan dan selanjutnya berikatan dengan efektor (enzim) yg ada dalam sel Reseptor yg berkaitan dengan Protein G 25
- 26. 26
- 27. ? Reseptor tirosine kinase merupakan reseptor untuk faktor pertumbuhan ? Reseptor kinase juga merupakan reseptor membran yang melekatkan fosfat ke tirosin protein 2. Reseptor Tirosin Kinase 27
- 28. Signal molecule Signal-binding sit CYTOPLASM Tyrosines Signal molecule ¦ÁHelix in the Membrane Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Dimer Receptor tyrosine kinase proteins (inactive monomers) P P P P P P Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr Tyr P P P P P P Cellular response 1 Inactive relay proteins Activated relay proteins Cellular response 2 Activated tyrosine- kinase regions (unphosphorylated dimer) Fully activated receptor tyrosine-kinase (phosphorylated dimer) 6 ATP 6 ADP Tirosin Kinase 28
- 29. ? Reseptor permukaan yg akan membuka/ menutup pintu gerbang ion dalam membran sel yang akan membangkitkan sinyal intraseluler ? Membuka atau menutup secara singkat sebagai respon atas pengikatan suatu neurotransmitter 3. Reseptor yang berkaitan dengan Ion channel 29
- 30. Cellular response Gate open Gate close Ligand-gated ion channel receptor Plasma Membrane Signal molecule (ligand) Gate closed Ions Ion Channel 30
- 31. Hormon Steroid ? Bersifat hidrofobik, memiliki BM yang sangat rendah ? Setelah masuk sel setiap hormon steroid akan terikat erat ( tetapi reversible) dg protein reseptor-nya ? akan menyebabkan perubahan alosterik dlm konformasi reseptor ? meningkatkan kemampuannya dalam mengikat DNA ? Ikatan antara Receptor ¨C Hormon ? akan mengatur transkripsi DNA pd gena tertentu yg akan memulai perubahan perilaku sel sesuai dg pesanan 31
- 32. Hormon Steroid ? dpt masuk sel dg cara difusi sederhana. ? Terikat pada reseptor intraseluler (berada dlm sitoplasma) Hormone (testosterone) EXTRACELLULAR FLUID Receptor protein DNA mRNA NUCLEUS CYTOPLASM Plasma membrane Hormone- receptor complex New protein 1 The steroid hormone testosterone passes through the plasma membrane. The bound protein stimulates the transcription of the gene into mRNA. 4 The mRNA is translated into a specific protein. 5 Testosterone binds to a receptor protein in the cytoplasm, activating it. 2 The hormone- receptor complex enters the nucleus and binds to specific genes. 3 32
- 33. Proses Komunikasi Seluler ? Terdiri dari 3 tahap 1. Penerimaan 2. Transduksi 3. Respon 33
- 34. Tahapan Komunikasi Seluler (1) 1. Penerimaan yaitu pendeteksian sinyal yang datang dari luar sel oleh sel target 2. Transduksi ? Pengikatan molekul sinyal akan mengubah protein reseptor ? mengawali proses transduksi ? Reseptor bersifat sangat spesifik ? Intracellular receptors ? sitoplasma atau protein nukleus ? Molekul sinyal yg menggunakan reseptor ini adalah yg kecil atau hidrofobik & dapat langsung melewati plasma membran ? Reseptor pada membran plasma 34
- 35. Tahapan Komunikasi Sel Jalur Transduksi Signal 35 EXTRACELLULAR FLUID Receptor Signal molecule Relay molecules in a signal transduction pathway Plasma membrane CYTOPLASM Activation of cellular response Reception 1 Transduction 2 Response 3 Primary Messeng er Secondar y Messenge rs Target Enzym es Cascade
- 36. Lintasan Transduksi Sinyal ? Kemampuan suatu sel ? Sinyal kimia akan dikonversi dari satu tipe sinyal menjadi sinyal lain untuk menghasilkan respon molekular ? Perubahan sinyal membutuhkan langkah enzimatik A ? B ? C dst ? All organisms require signaling pathways to live 36
- 37. 1. Sinyal (ligan) = molekul kimia (organik/anorganik) yang ada di lingkungan sel 2. Reseptor = bagian sel yang berfungsi untuk mengenal sinyal & menerima sinyal 3. Isyarat molekul internal = mengubah (transduk-si) isyarat asli ke dalam perilaku seluler 4. Target protein : nukleus dan sitoplasma 5. Respon : dapat berupa gerakan, sintesa protein dan pembelahan Komponen Komunikasi Sel 37
- 38. Second Messenger ? Ligan yg terikat pd reseptor (R) ? first messenger (berada di luar sel) ? Akibat aktivasi dari Reseptor akan dihasilkan molekul sinyal lain yg dpt terdifusi di dalam sel yg akan memicu aktivitas dalam sel ? second messenger 38
- 39. Penyampaian Sinyal oleh Second Messenger ? Komunikasi yg menggunakan sinyal mediator yg bersifat hidrofilik hanya dapat mencapai reseptor permukaan sel & tidak dapat mencapai langsung subtansi genetik shg belum dapat mengubah perilaku sel target ? sehingga diperlukan second messenger ? Perilaku sel target : metabolisme / pembelahan sel / lainnya ? Untuk melanjutkan sinyal first messenger dapat berlang-sung serangkaian proses yg akan sampai pd second masseger ? Rangkaian proses tsb adalah aktivasi enzim adenilil siklase 39
- 40. 40
- 41. 41
- 42. Protein G 42 ? ikatan Receptor (R) ¨C Hormon (H) tdk langsung mengaktivasi adenilil siklase tetapi memerlukan protein G (GTP binding protein) ? Pd kondisi istirahat : Protein G mengikat GDP ? Protein G memiliki 3 sub unit ¦Á, ¦Â, dan ¦Ö ? Pd saat H berikatan dg R ? protein G bergeser mendekati R dan terjadi ikatan dg bagian R ? protein G melepaskan GDP dan diganti dg molekul GTP ? Ikatan GTP ini mengaktivasi sub unit ¦Á dr pro-tein G ? sub unit ¦Á yg telah aktif melepaskan diri dan berpindah utk berikatan dg efektor (adenilil siklase) yg berada dalam membran sel
- 43. 43 ? Selanjutnya sub unit ¦Á akan menghidrolisis GTP mjd GDP dg katalisator GTP-ase ? sub unit ¦Á yg terikat oleh GDP menjadi inaktif & akan melepaskan diri dr efektor utk bergabung dg sub unit lain ? Adenilil siklase yg telah diaktifkan akan mengubah ATP dalam sitoplasma mjd cAMP yg akan bertindak sbg second messenger ? cAMP akan mengatur reaksi2 dalam sel prokariota dan eukariota tetapi cAMP tdk diperlukan dalam proses pembelahan sel. ? Mediator tsb berefek pd sel hewan melalui aktivasi enzim kinase (cAMP dependent protein kinase)
- 44. 44 ? enzim kinase menjadi katalisator dalam pemindahan gugus fosfat dr ATP ke protein lain protein penerima gugus fosfat akan mjd aktif ? Contoh perubahan perilaku sel : ? otot rangka setelah mendapat rangsangan dr hormon epinefrin akan menyebabkan serangkaian reaksi yg berakhir dg pemecahan glikogen yg diikuti oleh glikolisis ? Otot jantung setelah dapat rangsangan dr sinyal norepinefrin akan membuat otot jantung berkontraksi ? Otot jantung setelah dapat rangsangan dr sinyal asetilkolin akan menghambat kontraksi otot jantung
- 45. 45 ? First messenger terikat pd G protein linked receptor ¦Á akan mengaktifkan G-proteins ¦Á mengaktif-kan adenilil siklase ¦Á memicu pembentukan cAMP, yang kemudian berlaku sebagai second messenger dalam lintasan seluler ATP GTP cAMP Protein kinase A Cellular responses G-protein-linked receptor Adenylyl cyclase G protein First messenger (signal molecule such as epinephrine)
- 46. Molekul kecil dan Ion sebagai Second Messenger 46 ? Second messengers : mediator intraseluler yg berukuran kecil, non-protein, molekul larut dalam air atau berupa ion, dapat berdifusi kedalam sitosol ? Mediator intraseluler yg berukuran besar disebut protein intraseluler signaling ? meneruskan signal dg mengaktifkan protein target atau menghasilkan mediator lain dalam sel Cyclic AMP (cAMP) ? terbuat dari ATP O ¨CO O O N O O O O ? P P P P P P O O ? O O O OH CH2 NH2 NH2 NH2 N N N N N N N N N N N O O O ? ATP Ch2 CH2 O OH OH P O ? O ? H2O H O Adenylyl cyclase Phoshodiester ase Pyrophospha te Cyclic AMP AMP OH OH O i
- 47. Ion Ca ++ sebagai second messenger 47 ? Ion Ca 2+ dpt menjadi second messenger utk molekul sinyal tertentu ? Peran ion Ca 2+ : ? Kontraksi otot ? Sekresi hormon ? Sekresi enzim pencernaan ? Pelepasan Neurotransmitter ? Pengangkutan garam dan air melintasi epitel usus ? Pengaturan metabolisme glikogen dalam hati
- 48. 48 ? Sel akan memiliki seperangkat mekanisme utk mengatur kadar ion Ca++ dlm sel yaitu mengatur gerakan ion Ca++ melewati 3 membran yi membran sel, inner membran pd mitokondria dan membran yg membatasi ruangan utk persediaan ion Ca++ ? Perputaran ion Ca++ melintasi membran plasma diperlukan utk membangkitkan respon yg terpeli- hara oleh sel terhadap rangsangan (co : sekresi insulin, kontraksi otot polos pd dinding pembuluh darah)
- 49. 49 ? Kadar ion Ca++ dlm sel sgt kecil ? sel akan sgt peka thd perubahan kadar ion Ca++ yg sgt kecil ? utk mempertahankan perbedaan kadar antara dalam dan luar sel maka membran sel akan mengandalkan permeabilitas yg rendah thd ion Ca++ dan ¡°pompa¡± yg mendorong ion Ca++ keluar sel, co : ? Pd pelepasan neurotransmiter ? kadar ion dalam sitosol yg tinggi menyebabkan terjadi ikatan ion dg protein reseptor dlm sitosol (mengawali proses) ? protein reseptor akan berinteraksi dg protein lain utk melakukan reaksi berikutnya ? Bila kadar ion Ca++ turun ? maka ion Ca++ akan
- 50. Sinyal dan Tanggapan Sel Target 50 ? Setiap sel diprogram utk menanggapi sinyal yg berikatan dg resptor ? Sel yg mendapat sinyal akan menanggapi secara selektif ? Sel yg berbeda jenisnya dapat memberikan tanggapan yg berbeda thd sinyal kimia yg sama, co : ? asetilkolin pd otot rangka ? kontraksi ? asetilkolin pd otot jantung ? mengurangi kekuatan kontraksi ? Asetilkolin pd kelenjar ? merangsang sekresi
- 52. 52 ? Signal transduction (ST) adalah proses suatu sel untuk mengubah satu jenis signal atau stimulus (rangsang) menjadi signal yg lain ? ST seringkali melibatkan sekuens yg berurutan dari suatu reaksi biokimia di dalam sel yg dilakukan oleh enzim, diaktivasi oleh mesenger kedua sehingga menghasilkan suatu pathway yang dikenal sebagai "signal trandusction pathway". ? Proses ST terjadi secara cepat, bahkan dalam tingkat seperseribu detik (milliseconds) misalnya pada ion flux; atau dalam hitungan menit misalnya pada aktivasi enzim kinase yang dimediasi protein dan lemak ; atau dalam waktu jam dan hari misalnya pada ekspresi gen.
- 53. 53 ? Pada proses ST jumlah protein dan molekul lain yang terlibat akan meningkat sejalan dengan meningkatnya stimulus, sehingga menimbulkan suatu "signal cascade¡°. ? Seringkali kejadian itu disebabkan oleh suatu stimulus yang kecil namun menghasilkan respon yang besar. Ini yang disebut sebagai Amplifikasi signal. ? Pada bakteri dan organisme satu sel lainnya, terjadinya ST dapat bermacam-macam tergantung pada stimulus yang diterima dari lingkungannya.
- 54. 54 ? Pada organisme multiseluler, multitude dari ST yg berbeda diperlukan untuk mengkoordinasikan behavior dari sel untuk mendukung fungsinya pd organisme tsb ? Semakin kompleks organisme, semakin kompleks pula sistem ST yang harus dimilikinya ? Penyakit yang timbul akibat ST yang rusak (gagal) adalah diabetes, penyakit jantung, autoimmunity and kanker.
- 55. Video animasi (Youtube) 55 ? Insulin Signaling (Signal Pathway) = NDSU Virtual Cell Animations Project animation 'Insulin Signaling'. For more information please see http://vcell.ndsu.edu/animations. ? G Protein Signaling ? Calsium as a second messenger ? Receptors and Second Messenger system; G-protein, Enzyme linked and Ligand gated ion channels
- 56. 56