Biologi Sel. KOORDINASI ANTAR SEL SERTA PERTUMBUHAN DAN PEMBELAHAN SEL
-
Upload
muhammad-rizki -
Category
Documents
-
view
82 -
download
2
description
Transcript of Biologi Sel. KOORDINASI ANTAR SEL SERTA PERTUMBUHAN DAN PEMBELAHAN SEL
RESUME KULIAH BIOLOGI SEL
KOORDINASI ANTAR SEL SERTA PERTUMBUHAN DAN
PEMBELAHAN SEL
Dosen Pembimbing:
Dr. Ir. H. Badruzsaufari,M.Sc
Oleh :
MUHAMMAD RIZKI
J1C111008
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PROGRAM STUDI BIOLOGI
BANJARBARU
2012
Interaksi Sel
Sistem komunikasi suatu sel berperan teramat penting dalam
memnentukan respon seluler yang akan dilakukan oleh sel. Seluruh peristiwa
yang terangkum dalam dogma biologi molekuler diawali oleh adanya aktivitas
komunikasi. Untuk dapat menjalankan aktivitas komunikasi tersebut sebuah sel
(eukariotik) dilengkapi berbagai jenis reseptor yang terdapat di membrane
plasmanya. Reseptor ini biasanya meupakan bagian structural dari protein integral
yang terdapat di sela-sela lemak lapis ganda. Sel berinteraksi dengan sel lain
dengan cara komunikasi langsung atau dengan mengirimkan sinyal kepada sel
target. Berikut macam-macam interaksi sel
1. Komunikasi Kontak Langsung
Sel dapat berkomunikasi dengan cara kontak langsung. Baik sel hewan
maupun sel tumbuhan memiliki sambungan sel yang bila memang ada
memberikan kontinuitas sitoplasmik diantara sel-sel yang berdekatan. Dalam hal
ini, bahan pensinyalan yang larut dalam sitosol dapat dengan bebas melewati sel
yang berdekatan. Disamping itu sel hewan mungkin berkomunikasi melalui
kontak langsung diantara molekul-molekul pada permukaannya.
2. Pensinyalan Parakrin
Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi bertindak pada sel target
didekatnya dengan melepas molekul pengatur local ke dalam fluida ekstraseluler.
3. Pensinyalan Sinaptik
Pada pensinyalan sinaptik, sel saraf melepaskan molekul neurotransmitter
ke dalam sinapsis antara sel lain.
4. Pensiyalan Endoktrin/Hormonal
Hormone mensinyal sel target pada jarak yang lebih jauh. Pada hewan, sel
endokrin terspesialisasi mensekresi hormone ke dalam cairan tubuh yaitu darah.
Hormone dapat mencapai hamper seluruh sel tubuh, tetapi, jika dengan pengatur
local. Hanya sel target spesifik yang mengenali dan merespons sinyal kimiawi
yang diberikan.
Aktivasi Reseptor pada Permukaan sel
Terdapat 4 kelompok reseptor :
1. Reseptor terikat protein G
Ligand-reseptor aktifasi protein G aktifasi/ hambat suatu enzim,
mengaktivasi ion channel (second messenger). Contoh : reseptor untuk epinefrin,
serotonin dan glukagon.
2. Reseptor Ion Channel
Ligand-reseptor perubahan konformasi reseptor aliran ion tertentu (K,
Na, Ca, Cl) ubah potensial elektris pada membran sel. Contoh : reseptor
asetilkolin
3. Reseptor yang berikatan dengan tirosin kinase
Reseptor tidak memiliki aktivitas katalitik.
Ligand-reseptor stimulasi dimerisasi reseptor interaksi dengan protein
tirosin kinase pada sitosol. Contoh : Faktor tumbuh.
4. Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatis intrinsik
Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik.
Ligand-reseptor katalisasi GTP cGMP (sebagai protein fosfatase)
mengkatalisasi pelepasan fosfat dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase). Contoh :
reseptor insulin.
Penyampaian sinyal atau Informasi ke Dalam Sel
Sinyal disampaikan ke sel target melalui molekul intrasel dalam jalur
kaskade sinyal :
- Inisiasi
Sinyal berikatan dengan reseptor/ligand : “enzyme linked” dan protein G.
Sinyal transformasi sinyal ke molekul lain “second messenger” : cAMP
dan Kalsium
- Amplifikasi
Amplifikasi sinyal yang diterima : “cascades” protein kinase.
Distribusi sinyal untuk pengaruhi beberapa efek secara paralel.
Respon Sel Terhadap Sinyal
a. 1 sinyal 1 tipe reseptor aneka efek pada berbagai bentuk sel,
pergerakan, metabolisme dan ekspresi gen.
b. Setiap sel mempunyai ragam reseptor spesifik untuk aneka sinyal sel
memberi respon misalnya efek untuk kelulusan hidup dan diferensiasi.
Langkah-langkah Komunikasi
- Sintesa molekul sinyal oleh sel pemberi sinyal
- Pelepasan molekul sinyal oleh sel pemberi sinyal
- Transpor sinyal oleh sel target
- Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan aktivasi reseptor
tersebut.
- Inisiasi atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel
- Perubahan spesifik fungsi, metabolisme atau pekembangan sel
- Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel
Reseptor Intraseluler
Koordinasi pada intraseluler (dalam sel), Molekul sinyal yang digunakan pada
reseptor intraseluler adalah yang kecil atau hydrophobic dan dapat langsung
melewati plasma membran.
Gambar Reseptor Intraseluler : Steroid
Reseptor Ekstraseluler
Sinyal-sinyal dari luar sel, baik yang bersifat kimiawi maupun fisik (panas, dll)
dihantarkan ke dalam sel melalui sebuah proses yang disebut transduksi sinyal
Cara stimulus eksternal mempengaruhi atau mengatur kegiatan-kegiatan di dalam
sel dapat dilakukan dengan dua jalur, yaitu :
1. Langsung, dengan bertindak sebagai komponen sinyal yang ditransport
melalui membran sel dan ke dalam sel.
2. Tidak langsung, dengan cara berikatan pada reseptor permukaan sel yang
mentransmit sinyal ke dalam sel.
Gambar Dua Jalur Signal Ekstraseluler
Signaling pada tumbuhan
Reseptor serine/threonin kinase berfungsi sebagai reseptor permukaan
sel tumbuhan. Perbedaan dengan sel hewan adalah kebanyakan reseptor
permukaan sel hewan adalah G-protein-linked receptors, sedangkan kebanyakan
di tumbuhan adalah enzyme-linked receptors. Kelas terbesar enzyme-linked
receptors di hewan adalah reseptor tirosin kinase. Tipe yang paling melimpah
pada reseptor tumbuhan ini adalah Leucine-rich repeats (LRR) proteins. LRR
reseptor kinase berbeda disebut BRI1 bertindak sebagai reseptor hormon steroid
permukaan sel pada Arabidopsis.
Tumbuhan dan hewan menggunakan protein yang merangsang cahaya
untuk merasa cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Di tumbuhan,
biasanya dikenal sebagai fotoreseptor. Hewan menggunakan beberapa famili
fetoprotein sama yang digunakan oleh tumbuhan. Fotoprotein hewan yang paling
luas dipelajari adalah rhodopsin yang terikat membran, G-protein-linked receptors
yang meregulasi ion channel pada sel-sel retina yang sensitif terhadap cahaya.
Fotoprotein tumbuhan yang paling dikenal adalah fitokrom yang ada di semua
tumbuhan dan beberapa algae. Walaupun fitokrom memiliki aktivitas
serine/threonin kinase, sebagian strukturnya menyerupai hisridin kinase yang
terlibat dalam kemotaksis bakteri. Fitokrom dapat mendeteksi cahaya merah.
Tumbuhan merasa cahaya biru dengan menggunakan 2 tipe fetoprotein yaitu
fototropin dan kriptokrom. Fototropin berhubungan dengan membran plasma dan
sebagian bertanggung jawab untuk fototropisme. Kriptokrom merupakan
flavoprotein yang sensitif terhadap cahaya biru. Secara struktur, kriptokrom
berkaitan dengan enzim yang sensitif terhadap cahaya biru yang disebut fotoliase,
yang terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA yang diinduksi ultraviolet pada
semua organisme, kecuali sebagian besar mamalia. Tidak seperti fitokrom,
kriptokrom juga ditemukan di hewan dan tidak memiliki aktivitas perbaikan
DNA, tetapi kriptokrom dianggap berkembang dari fotoliase.
Pertumbuhan dan perkembangan sel
Pertumbuhan dan perkembangan umumnya terjadi pada organisme
multiseluler yang hidup. Siklus sel adalah proses duplikasi secara akurat untuk
menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung
segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses
ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik).
Mekanisme pembelahan sel
Sel berhadapan dengan persoalan koordinasi antar bagian dan proses, yaitu bahwa
karena replikasi DNA hanya berlangsung sekali untuk setiap sekali pembelahan
sel, replikasi DNA harus terpadu dengan pembelahan sel. Replikasi DNA harus
mendahului pembelahan sel agar sebelum pembelahan sel berlangsung, telah
tersedia bahan genetik untuk diagihkan kepada masing-masing sel turunan.
Replikasi DNA merupakan bagian keseluruhan dari pembelahan sel, dan
merupakan proses awal bagi sel berkomitmen meneruskan proses pembelahan sel.
Sekali pembelahan sel diawali ia tidak bisa kembali lagi ketahap semula, dan
harus menyelesaikan proses sintesis DNA sebelum pembelahan sel berlangsung.
Pembelahan sel tidak boleh terjadi jika replikasi DNA belum selesai. Di dalam
kenyataannya, selesainya proses replikasi merupakan pemicu bagi terjadinya
pembelahan sel. Jika aturan ini dilanggar, maka transmisi informasi akan
mengalami kegalauan.
Pada prokarion, replikasi DNA berawal di suatu tempat yang amung
yang disebut daerah “pengawalan” (origin). Sebaliknya pada eukarion, replikasi
DNA dimulai di awal fase S, yaitu fase yang memiliki periode yang panjang
dalam pembelahan sel, yang dalam periode tersebut sintesis DNA berlangsung,
bahkan berlangsung di banyak titik-titik pengawalan di dalam genom (Karwur,
2008).
o Profase
Pada awal profase, sentrosom dengan sentriolnya mengalami replikasi dan
dihasilkan dua sentrosom. Masing-masing sentrosom hasil pembelahan bermigrasi
ke sisi berlawanan dari inti. Pada saat bersamaan, mikrotubul muncul diantara dua
sentrosom dan membentuk benang-benang spindle, yang membentuk seperti bola
sepak. Pada sel hewan, mikrotubul lainnya menyebar yang kemudian membentuk
aster. Pada saat bersamaan, kromosom teramati dengan jelas, yaitu terdiri dua
kromatid identik yang terbentuk pada interfase. Dua kromatid identek tersebut
bergabung pada sentromernya. Benang-benang spindel terlihat memanjang dari
sentromer.
o Metafase
Masing-masing sentromer mempunyai dua kinetokor dan masing-masing
kinetokor dihubungkan ke satu sentrosom oleh serabut kinetokor. Sementara itu,
kromatid bersaudara begerak ke bagian tengah inti membentuk keping metafase
(metaphasic plate).
o Anafase
Masing-masing kromatid memisahkan diri dari sentromer dan masing-masing
kromosom membentuk sentromer. Masing-masing kromosom ditarik oleh benang
kinetokor ke kutubnya masing-masing.
o Telofase
Ketika kromosom saudara sampai ke kutubnya masing-masing, mulainya telofase.
Kromosom saudara tampak tidak beraturan dan jika diwarnai, terpulas kuat
dengan pewarna histologi. Tahap berikutnya terlihat benang-benang spindle
hilang dan kromosom tidak terlihat (membentuk kromatin; difuse). Keadaan
seperti ini merupakan karakteristik dari interfase. Pada akhirnya membran inti
tidak terlihat diantara dua anak inti. Sitokinesis. Selama fase akhir pembelahan
mitosis, muncul lekukan membran sel dan lekukan makin dalam yang akhirnya
membagi sel tetua menjadi dua sel anak. Sitokinesis terjadi karena dibantu oleh
protein aktin dan myosin.
Selain mengalami pembelahan mitosis, sel juga mengalami pembelahan
secara meiosis. Pembelahan ini terjadi hanya pada sel gamet saja, menghasilkan 4
sel anakan dengan jumlah kromosom (n) setengah dari sel somatik (2n). sel
anakan yang dihasilkan tidak memiliki kromosom yang identik dengan sel anakan
yang lainnya. Setiap sel anak diploid memiliki kromosom paternal dan maternal
yang sama tapi tidak identik (kromosom homolog) mengakibatkan variasi gen.
Pada saat metafase meiosis I, kromosom yang homolog berpasangan pada bidang
ekutor. Sedangkan pada profase I, kromosom homolog membentuk 4 bivalen
tersusun berdampingan dengan bantuan synaptomenal complex dan
memungkinkan terjadinya rekombinasi genetik dan crossing over antara non-sister
chromatid membentuk cincin chiasma.
Crossing over adalah perpindahan segmen yang terkait dalam kromosom yang
homolog yang berfungsi:
Menghasilkan variasi kromosom
Memungkinkan segregasi kromosom dengan tepat pada kedua sel anakan
Sejumlah besar kemungkinan susunan pasangan kromosom pada metafase
meiosis I mengakibatkan variasikromosom pada gamet
Meningkatkan variasi keturunan
DAFTAR PUSTAKA
Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular
Biology of The Cell. New York and London: Garland Science.
Arief Witarto. 2003. DIMENSI Vol.5 No.1. Jepang : Institute for Science and
Technology Studies Chapter Japan.