komunikasi antar sel
-
Upload
sari-yuliana-sihombing -
Category
Documents
-
view
132 -
download
26
description
Transcript of komunikasi antar sel
KOMUNIKASI ANTAR SEL
SARI YULIANA SIHOMBING
ABSTRAK
Komunikasi sel berperan penting dalam menyelenggarakan homeostasis karena tubuh harus
senantiasa memantau adanya perubahan-perubahan nilai berbagai parameter, lalu
mengkoordinasikan respons yang sesuai sehingga perubahan yang terjadi dapat diredam.
Untuk itu sel-sel tubuh harus mampu berkomunikasi satu dengan lainnya. Komunikasi antar
sel merupakan media yang menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh.
I. PENDAHULUAN
Miliaran sel penyusun setiap
makhluk hidup harus berkomunikasi untuk
mengkoordinasikan aktivitasnya
sedemikian rupa sehingga memungkinkan
organisme itu untuk berkembang. Mulai
dari sel yang berkomunikasi terbentuk
jaringan kemudian organ dan system yang
menjalankan organisme untuk hidup.
Sinyal yang diterima sel, yang
berasal dari sel lain atau dari beberapa
perubahan pada lingkungan fisik
organisme, bermacam-macam bentuknya.
Misalnya, sel dapat mengindera dan
merespons sinyal elektromagnetik, seperti
cahaya, dan sinyal mekanis, seperti
sentuhan. Akan tetapi sel-sel paling sering
berkomunikasi satu sama lain dengan
menggunakan sinyal kimiawi.
Dalam kehidupan makhluk hidup
baik uniseluler atau multiseluler akan
berinteraksi dengan lingkungannya untuk
mempertahankan kehidupannya. Sinyal-
sinyal antar sel jauh lebih sederhana
daripada bentuk-bentuk pesan yang
biasanya dirubah oleh manusia.
II. ISI
2.1 INTERAKSI SEL
Sistem komunikasi suatu sel berperan
teramat penting dalam menentukan 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
1
target. Berikut macam-macam interaksi
antar sel :
a. 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.
b. Pensinyalan parakrin
Pada pensinyalan parakrin, sel
pensekresi bertindak pada sel target
didekatnya dengan melepas molekul
pengatur local ke dalam fluida
ekstraseluler.
c. Pensinyalan sinaptik
Pada pensinyalan sinaptik, sel saraf
melepaskan molekul neurotransmitter ke
dalam sinapsis antara sel lain.
d. Pensinyalan endokrin/ 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.
2.2 KOMUNIKASI ANTAR SEL
Komunikasi sel terdiri dari proses
transfer sinyal antarsel dalam bentuk
molekul(misalnya hormon) atau aktivitas
listrik, dan transduksi sinyal di dalam sel
target ke molekul yang menghasilkan
respons sel. Mekanisme transfer sinyal
dapat terjadi dengan kontak antarsel,
penyebaran molekul sinyal ke sel yang
berdekatan, penyebaran molekul sinyal ke
sel yang jauh melalui saluran (misalnya
pembuluh darah), atau perambatan sinyal
listrik ke sel yang jauh (misalnya pada
2
jaringan otot polos). Selanjutnya, molekul
sinyal menembus membran secara
langsung, lewat melalui kanal protein,
atau melekat pada reseptor berupa protein
transmembran pada permukaan sel target
dan memicu transduksi sinyal di dalam sel.
Transduksi sinyal ini dapat melibatkan
sejumlah zat yang disebut second
messenger yang konsentrasinya meningkat
setelah pelekatan molekul sinyal pada
reseptor dan yang nantinya meregulasi
aktivitas protein lain di dalam sel. Selain
itu, transduksi sinyal juga dapat dilakukan
oleh sejumlah jenis protein yang pada
akhirnya dapat memengaruhi metabolisme,
fungsi, atau perkembangan sel.
2.3 METODE KOMUNIKASI ANTAR
SEL
Selain mengatur segala macam
aktivitas ternyata di dalam tubuh kita sel
juga berinteraksi antar satu sama lain.
Disamping itu, mereka juag mempunyai
cara atau metode tersendiri dalam
berkomunikasi, terdapat tiga metode
komunikasi antar sel, yaitu:
1. Komunikasi Langsung
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
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
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.
2.4 TAHAPAN KOMUNIKASI ANTAR
SEL
Dilihat dari perspektif sel yang menerima
pesan, pensinyalan sel dibagi menjadi 3
tahapan yaitu:
a. Tahap penerimaan (reception)
Pada tahapan ini sel target
mendeteksi molekul sinyal yang berasal
dari luar sel. Sinyal kimiawi terdeteksi
ketika molekul sinyal berikatan dengan
protein reseptor yang terletak dipermukaan
atau didalam sel.
b. Tahap pengikatan molekul
(transduction)
3
Pada tahap ini molekul sinyal
memiliki bentuk yang komplamenter
dengan situs reseptor yang melekat disitu
seperti anak kunci dalam gembok atau
substrat dalam situs katalitik suatu enzim.
Molekul sinyal berprilaku seperti ligan,
istilah molekul yang berikatan secara
spesifik dengan molekul lain, seringkali
yang berukurakan besar. Pengikatan ligan
menyebabkan protein reseptor mengalami
perubahan bentuk. Umumnya efek
pengikatan ligan menjadi agregasi kedua
atau lebih mengaktivasi reseptor lain
berinteraksi dengan molekul lainnya.
c. Tahap responsif (response)
Pada tahapan ini sinyal yang
ditrandusikan menyebabkan aktivitas
selular seperti glikogen fospolirase,
penyusunan ulang sitoskeleton ataupun
aktivasi gen-gen spesifik dalam nukleus.
2.4.1 Jenis-jenis reseptor dan
pengaruhnya terhadap aktivitas
sitoplasma
A. Reseptor dalam membran sel
Sebagian besar molekul sinyal larut-
air berikatan pada protein reseptor dalam
membran sel. Reseptor ini
mentransmisikan informasi dari
lingkungan ekstraseluler ke bagian dalam
sel dengan cara mengubah bentuk saat
berikatan dengan ligan.
Tiga tipe utama reseptor membran adalah:
1. Reseptor Saluran/Gerbang Ion ;
misalnya pada molekul neurotransmitter
yang dilepaskan sinapsis antara dua sel
saraf berikatan dengan saluran ion
sehingga menyebabkan saluran membuka
dan memicu timbulnya sinyal listrik yang
merambat ke sel penerima.
2. Reseptor Terikat Enzim Seperti
Tirosin Kinase
Kinase adalah enzim yang mengkatalis
transfer gugus fospat dari ATP ke asam
amino tirosin
3. Reseptor Terkopel Protein G
4
Reseptor terkopel protein G adalah
reseptor membran plasma yang bekerja
dengan bantuan protein G, protein yang
mengikat molekul GDP/ GTP yang kaya
energi. Banyak molekul sinyal yang
berbeda menggunakan reseptor terkopel
protein G. Struktur molekulnya terdiri dari
7 heliks α, β danγ transmembran. Dalam
keadaan tidak aktif protein G mengikat
GDP (guanosin diposfat) melalui subunit α
dipermukaan dalam dinding sel. Saat
molekul sinyal berikatan dengan sisi
ekstraseluler maka protein G akan bergeser
melepaskan GDP dan diganti oleh molekul
GTP. GTP kemudian mengaktivasi sub
unit α untuk melepaskan diri. dan berikatan
dengan efektor lain yaitu adenilil siklase.
Saat itulah memicu langkahnya pada
respon seluler. Perubahan pada enzim dan
protein G juga bersufat sementara karena
protein G juga berfungsi sebagai enzim
GTP-ase maka sub unit α akan
menghidrolisis GTP menjadi GDP. Karena
kini tidak aktif lagi protein G
meninggalkan enzim dan kembali ke
kondisi awal.
Gb 1
Gb 2
B. Reseptor dalam intraseluler
Reseptor ini terletak pada sitoplasma
atau pada nukleus target. Untuk mencapai
reseptor ini pembawa pesan kimiawi
menembus membran plasma sel target.
Molekul sinyal yang dapat melakukan hal
ini adalah hormon steroid dan tiroid karena
termasuk pembawa pesan yang sifatnya
hidrofobik.
Reseptor intraseluler adalah reseptor
protein yang tidak berada pada membran
sel melainkan pada sitoplasma atau
nukleus. Sinyal harus melewati membran
plasma terlebih dahulu sebelum bertemu
dengan reseptor jenis ini (karena ukuran
molekul kecil dapat melewati membran
atau merupakan lipid sehingga terlarut
dalam membran). Sinyal kimiawi dengan
reseptor intraseluler misalnya hormon
steroid (testosteron) dan tiroid hewan yang
berupa lipid serta molekul gas kecil oksida
nitrat. Mekanisme jalur transduksi sinyal
(jalur-jalur merelai sinyal dari reseptor ke
respon seluler) seperti berikut:
Molekul yang merelay sinyal dari
reseptor ke respon disebut molekul
relay (sebagian besar merupakan
protein).
5
Molekul sinyal awal secara fisik
tidak dilewatkan jalur pensinyalan
(molekul sinyal bahkan tidak pernah
masuk sel).
Sinyal direlai sepanjang suatu jalur,
artinya informasi tertentu dilewatkan. Pada
tiap tahap sinyal ditransduksi menjadi
bentuk berbeda yaitu berupa perubahan
konformasi suatu protein yang disebabkan
oleh fosforilasi. Fosforilasi protein
merupakan suatu cara pengaturan yang
umum dalam sel dan merupakan
mekanisme utama transduksi sinyal.
Jalur pensinyalan bermula ketika
molekul sinyal terikat pada reseptor
eseptor ini kemudian mengaktifkan satu
molekul relai, yang mengaktifkan protein
kinase 1. Protein kinase 1 aktif ini
mentransfer satu fosfat dari ATP ke
molekul protein kinase 2 yang inaktif,
sehingga akan mengaktifkan kinase kedua
ini. Akibatnya, protein kinase 2 yang aktif
ini mengkatalisis fosforilasi (dan aktivasi)
protein kinase 3. Akhirnya protein kinase 3
aktif ini memfosforilasi protein yang
menghasilkan respons akhir sel atas sinyal
tadi. Enzim fosfatase mengkatalisis
pengeluaran gugus fosfat.
Molekul kecil dan ion kecil tertentu
merupakan komponen utama jalur second
messenger, seperti AMP siklik (cAMP)
dan Ca2+, berdifusi melalui sitosol sehingga
membantu memancarkan sinyal ke seluruh
sel secara cepat.
Respon akhir sel terhadap sinyal
ekstraseluler disebut respon keluaran.
Respon sel terhadap sinyal berfungsi untuk
mengatur aktivitas dalam sitoplasma atau
transkripsi dalam nukleus. Kekhususan
pensinyalan sel menentukan molekul
sinyal apa yang akan diresponnya dan sifat
responnya. Keempat sel dalam diagram
merespon molekul sinyal dengan cara yang
berbeda karena masing-masing memiliki
kumpulan protein yang berbeda. Diagram
sel A merupakan diagram jalur pensinyalan
dengan satu respon tunggal. Diagram sel B
merupakan diagram jalur pensinyalan
dengan jalur bercabang sehingga
6
memunculkan dua respon yang berbeda.
Diagram sel C merupakan diagram jalur
pensinyalan dengan reaksi saling-sapa di
antara kedua jalur yang membuat sel dapat
memadukan informasi dari kedua sinyal
yang berbeda. Diagram sel D merupakan
diagram jalur pensinyalan dengan reseptor
yang berbeda dengan reseptor pada sel A,
B dan C.
Second Messenger
Second messenger merupakan jalur
pensinyalan yang melibatkan molekul atau
ion kecil nonprotein yang terlarut dalam
air, sedangkan molekul sinyal ekstraseluler
yang mengikat reseptor membran
merupakan jalur first messenger. Second
messenger lebih kecil dan terlarut dalam
air, sehingga dapat segera menyebar
keseluruh sel dengan berdifusi . Second
messenger berperan serta dalam jalur yang
diinisiasi reseptor terkait protein-G
maupun reseptor tirosin-kinase. Dua
contoh second messenger yang paling
banyak digunakan ialah:
a. AMP siklik
Second messenger ini yang
membawa sinyal yang diinisiasi epinefrin
dari membrane plasma sel hati atau otot ke
bagian dalam sel, dimana sinyal itu
menyebabkan pemecahan glikogen.
Pengikatan epinefrin pada membrane
plasma sel hati akan meningkatkan
senyawa adenosine monofosfatsiklik, yang
disingkat AMP siklik atau cAMP. Camp
ini diaktifkan oleh adenilat siklase yang
mengkatalisa perombakan ATP. cAMP
atau aliran ion tadi dapat membuat
perubahan pada perilaku sel, dan mereka
disebut messenger sekunder atau mediator
intraseluler yang mana akan merangsang
metabolisme sel lewat aktivitas protein
kinase.
b. Ion kalsium
Banyak molekul sinyal pada hewan,
termasuk neurotransmitter, faktor
pertumbuhan dan sejumlah hormon
menginduksi respon pada sel targetnya
melalui jalur transduksi sinyal yang
meningkatkan konsentrasi ion kalsium
sitosolik. Peningkatan konsentrasi ion
kalsium sitosolik menyebabkan banyak
respon pada sel hewan. Sel menggunakan
ion kalsium sebagai second messenger
dalam jalur protein-G dan jalur reseptor
tirosin kinase. Dalam merespon sinyal
yang direlai oleh jalur transduksi sinyal,
kadar kalsium sitosolik mungkin
meningkat, biasanya oleh suatu mekanisme
yang melepas ion kalsium dari RE
biasanya jauh lebih tinggi daripada
konsentrasi dalam sitisol. Karena kadar
kalsium sitosol terendah, perubahan kecil
pada jumlah absolute ion akan
7
menggambarkan persentase perubahan
yang relative tinggi pada konsentrasi
kalsium.
2.5 PENGHUBUNG ANTAR SEL
Ada 3 jenis penghubung sel (cell junction)
yaitu:
1. Penghubung lekat (Adhering junction)
Struktur ini biasanya dinamakan demosom.
Ditemukan pada jaringan yang banyak
mendapat tekanan mekanik seperti otot
jantung, epidermis kulit, dan epitel rahim.
Dalam sitoplasma sel ini biasanya terdapat
kumpulan filamen.
2. Penghubung tak tembus (Impermeable
junction)
Biasanya disebut dengan tight junction.
Berperan membentuk sawar dalam lapisan
sel seperti pada epitel selaput lendir usus
yang menyebabkan bahan makanan di
ruang usus tidak dapat melalui celah
diantara sel-sel epitel usus namun harus
melalui membran sel yang langsung
berhadapan dengan ruang usus.
3. Penghubung komunikasi
(Communicating junction)
Ada 2 jenis penghubung yaitu gap junction
dan sinapsis. Fungsinya sebagai alat
komunikasi molekul dari satu sel ke sel
disekitarnya.
Gap junction merupakan
penghubung paling umum dari semua jenis
hewan dan manusia. Disusun oleh saluran-
saluran kecil yang menghubungkan
langsung ruang dalam dari kedua sel yang
berdekatan. Permukaan kedua membran sel
dipisahkan oleh celah selebar 2-4nm yang
dinamakan konekson. Melalui konekson
inilah terjadi perindahan molekul kecil
yang larut dalam air seperti ion anorganik,
asam amino, nukleotid dan
vitamin.
Sementara sinapsis merupakan
penghubung komunikasi dengan cara salah
satu pihak menghasilkan bahan kimia dan
pihak lain menerima sinyal tersebut dan
dipisahkan dengan celah sebesar 20 nm.
III. KESIMPULAN
Komunikasi sel adalah hubungan atau
interaksi antara satu sel dengan sel yang
lain ataupun antara sel dengan
lingkungannya. Dengan tujuan supaya
setiap organ dapat menjalankan tugasnya
dengan baik. Interaksi sel dibagi menjadi
4 macam, yaitu komunikasi tingkat
langsung, pensinyalan parakrin,
pensinyalan sinaptik, dan pensinyalan
endokrin/hormonal. Metode komunikasi
antar sel dibagi menjadi 3 macam, yaitu
8
komunikasi langsung, komunikasi lokal,
dan komunikasi jarak jauh. Proses
komunikasi pada sel dibagi menjadi tiga
tahap, yaitu penerimaan (reception),
transduksi dan respon. Mesenjer kedua
merupakan jalur persinyalan yang
melibatkan molekul atau ion kecil
nonprotein yang terlarut-air. Dua mesenjer
kedua yang paling banyak digunakan ialah
AMP siklik dan Ion kalsium.
IV. DAFTAR PUSTAKA
Azhar, Tauhid Nur, (2008), Dasar-dasar
Biologi Molekular, Widya Padjadjaran,
Bandung.
Campbell (2008), Biology Edisi 8,
Erlangga, Jakarta.
Subowo (2012), Biologi Sel, CVAngkasa,
Bandung.
9