MAKALAH BIOLOGI SEL KOMUNIKASI SEL

MAKALAH BIOLOGI SEL

KOMUNIKASI SEL

Dosen Pengampu:

Fithriyah, M.Si

Disusun Oleh:

Eka Susanti Jamilah                (13620032)

Fista Nisaul Hikmah               (13620043)

Anis Nur Laily                        (13620050)

Meike Tiya Kusuma                (13620062)

                       

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM

MALANG

2015

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil dari organisme. Dikatakan demikian karena sel yang tersusun atas  banyak organel tersebut dapat melakukan aktivitas-aktivitas layaknya organisme. Misalnya fungsi respirasi pada mamalia yang dilakukan oleh paru-paru untuk menghasilkan energi dapat pula dilakukan oleh sel. Bagian sel yang berperan untuk menghasilkan energi adalah mitokondria.

Allah berfirman:

“Dia telah menciptakan manusia dari mani tiba-tiba ia menjadi pembantah yang nyata.” (QS. An-Nahl : 4)

            Berdasarkan ayat tersebut, air mani atau sperma dalam ilmu biologi merupakan sebuah sel. Sperma dapat berkoordinasi dengan sel telur (ovum) untuk membentuk embrio yang selanjutnya tumbuh menjadi manusia. Ayat tersebut telah mencontohkan atau memberi isyarat pada manusia untuk mempelajari betapa petingnya suatu komunikasi sel ataupun interaksi sel. Hal tersebut dikarenakan fungsi yang dilakukan sel sendiri tidak cukup untuk menunjang kehidupan sel tersebut.

Sel tidak akan mampu bekerja dan membentuk sebuah jaringan bila tidak ada koordinasi dengan sel yang lain. Miliaran sel penyusun setiap makhluk hidup harus berkomunikasi untuk mengkoordinasikan aktivitasnya sehingga memungkinkan organisme untuk tumbuh dan berkembang. Mulai dari sel yang berkomunikasi terbentuk jaringan kemudian organ dan sistem organ yang menjalankan organisme untuk hidup.Sel sebagai unit terkecil kehidupan, juga mengalami proses komunikasi antar sesama sel (komunikasi sel). Oleh karena itu penting untuk mempelajari komunikasi sel yang akan dibahas lebih mendetail dalam makalah ini.

1.2         Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam makalah ini adalah:

1.      Apa yang dimaksud dengan komunikasi sel?

2.      Apa saja jenis-jenis hubungan antar sel?

3.      Apa yang dimaksud dengan reseptor sinyal?

4.      Apa yang dimaksud dengan second messenger?

1.3         Tujuan

Tujuan penulisan makalah ini adalah:

1.      Untuk mengetahui dan memahami mengenai komunikasi sel.

5.      Untuk mengetahui dan memahami jenis-jenis hubungan antar sel.

2.      Untuk mengetahui dan memahami mengenai reseptor sinyal.

3.      Untuk mengetahui dan memahami mengenai second messenger.

BAB II
PEMBAHASAN

2.1 Komunikasi Sel  

Komunikasi sel adalah hubungan/interaksi antara satu sel dengan sel yang lain ataupun antara sel dengan lingkungannya. Komuniasi sel juga dapat diartikan sebagai proses penyampaian informasi sel dari sel pesinyal menuju ke sel target untuk mengatur pengembangan dan pengorganisasiannya menjadi jaringan, mengawasi pertumbuhan dan pembelahannya serta mengkoordinasikan aktivitasnya.

Peran komunikasi dalam kehidupan pada tingkat selular tak kalah pentingnya. Komunikasi dari satu sel ke sel yang lain mutlak bagi organisme multiseluler, misalnya manusia dan pohon. Triliunan sel dalam organisme multiseluler harus berkomunikasi satu sama lain untuk mengoordinasikan aktivitasnya dalam suatu cara yang memungkinkan organisme berkembang dari telur yang dibuahi, kemudian bias bertahan hidup dan bereproduksi sendiri. Komunikasi diantara sel-sel juga penting bagi banyak organisme uniseluler.

2.2 Hubungan Antarsel (Cell Junctions)

Tubuh manusia yang terdiri dari berbagai bentuk dan struktur sel yang beragam dengan kuantitas yang tinggi, memungkinkan adanya sebuah hubungan yang dilakukan oleh berbagai sel tersebut. Cell junctions merupakan situs hubungan yang menghubungkan banyak sel dalam jaringan dengan sel lainnya dan dengan matriks ekstraseluler. Cell junctions merupakan suatu struktur dalam jaringan organisme multiseluler. Cell junctions dapat diklasifikasikan ke dalam 3 grup fungsional yaitu occluding junctions (menempelkan sel bersama-sama dalam epitel dengan cara mencegah molekul-molekul kecil dari kebocoran satu sisi sel ke sel lainnya), anchoring junctions (melekatkan sel-sel (dan sitoskeleton) ke sel tetangga atau ke matriks ekstraseluler), dan communicating junctions (memerantarai jalan lintasan sinyal-sinyal kimiawi atau elektrik dari satu sel yang sedang berinteraksi ke sel lainnya).

Klasifikasi fungsional cell junctions:

A.      Occluding junctions

1.        Tight junctions (hanya vertebrata)

2.        Septate junctions (invertebrata)

B.     Anchoring junctions

       1.     Situs-situs pelekatan filamen aktin

Cell-cell junctions (adherens junctions)

Cell-matrix junctions (focal adhesions)

2.     Situs-situs pelekatan intermediate filament

Cell-cell junctions (desmosom)

Cell-matrix junctions (hemidesmosom)

C.     Communicating junctions

1.         Gap junctions

2.         Chemical synapses

3.         Plasmodesmata (hanya tumbuhan)

A.      Occluding junctions

Fungsi occluding junctions adalah menghubungkan sel epitel yang satu dengan sel epitel yang lain, membagi sel atas 2 domain yaitu domain apikal dan basolateral, mencegah protein membran di domain apikal bergerak ke domain basolateral, dan menyegel ruang antar 2 sel serta mencegah lalu lintas molekul di ruang antar sel.

1.      Tight junctions

Tight junctions merupakan occluding junctions yang penting dalam mempertahankan perbedaan konsentrasi molekul-molekul hidrofilik kecil diseberang lembaran-lembaran sel epitel. Protein transmembran utama pada tight junctions adalah claudin yang penting untuk pembentukan tight junctions dan fungsinya berbeda dalam tight junctions yang berbeda. Protein transmembran utama yang kedua pada tight junctions adalah occludin, fungsinya tidak jelas. Claudin dan occludin berikatan dengan protein membran periferal intraseluler yang disebut protein ZO. Claudin, occludin, dan protein ZO ditemukan dapat berikatan dengan tight junctions.

 

2.      Septate junctions

Septate junctions merupakan occluding junctions yang utama pada invertebrata. Morfologinya berbeda dengan tight junctions. Protein yang disebut Discs-large, yang dibutuhkan untuk pembentukan septate junctions pada Drosophila, secara struktur berhubungan dengan protein ZO yang ditemukan dalam tight junctions vertebrata.

 

B.     Anchoring junctions

Anchoring junctions menghubungkan sitoskeleton suatu sel ke sitoskeleton sel tetangganya atau ke matriks ekstraseluler. Anchoring junctions tersebar luas dalam jaringan-jaringan hewan dan paling melimpah dalam sel-sel jantung, otot, dan epidermis. Fungsi anchoring junctions adalah menghubungkan sel dengan sel, menghubungkan sitoskeleton 2 sel yang berdampingan, menyatukan sel dalam satu kesatuan kokoh, dan menghubungkan sel dengan matriks ekstraseluler.

Protein penyusun anchoring junctions adalah intracellular anchor proteins dan transmembrane adhesion proteins.

Anchoring junctions terdapat dalam 4 bentuk yang berbeda secara fungsional yaitu adherens junctions dan desmosom (memegang sel bersama-sama dan dibentuk oleh transmembrane adhesion proteins yang termasuk dalam famili cadherin), focal adhesions dan hemidesmosom (mengikat sel-sel pada matriks ekstraseluler dan dibentuk oleh transmembrane adhesion proteins pada famili integrin).

C.   Communicating junctions

1.         Gap junctions

Gap junctions merupakan celah sempit di antara membran 2 sel atau dinding sel (sekitar 2-4 nm) yang dihubungkan oleh channel protein. Gap junction memungkinkan transfer sitoplasmik langsung dari sinyal listrik dan kimia antara sel-sel yang berdekatan. Bentuk sederhana dari sel untuk komunikasi sel adalah transfer langsung dari sinyal listrik dan kimia melalui gap junction, protein saluran yang menciptakan jembatan sitoplasma antara sel-sel yang berdekatan. persimpangan kesenjangan terbentuk dari serikat. Sebuah bentuk persimpangan kesenjangan dari penyatuan protein membran mencakup, disebut connexins, pada dua sel yang berdekatan. yang connexins bersatu membuat saluran protein (connexon) yang bisa membuka dan menutup. Ketika saluran terbuka, sel-sel yang terhubung berfungsi seperti sel tunggal dengan beberapa inti (syncytiuma).

Gap junctions disusun oleh connexon (12 satuan protein), connexon tersusun atas 6 sub unit connexin transmembran. Komunikasi gap junctions juga dapat diregulasi oleh sinyal-sinyal ekstraseluler. Ketika gap junction terbuka, ion dan molekul kecil seperti asam amino, ATP dan AMP berdifusi langsung dari sitoplasma dari satu sel ke sitoplasma berikutnya. Seperti saluran membran lainnya, molekul yang lebih besar dikecualikan. di samping itu, gap persimpangan adalah satu-satunya cara yang bisa lewat sinyal kimia langsung dari sel ke sel. pergerakan molekul melalui gap junction dapat dimodulasi atau dimatikan sepenuhnya.

Contohnya adalah neurotransmitter dopamine yang mengurangi komunikasi gap junctions diantara kelas neuron dalam retina sebagai jawaban atas peningkatan dalam intensitas cahaya. Fungsi gap junctions adalah membolehkan jalan lintasan ion-ion dan molekul-molekul kecil yang dapat larut dalam air.

 

2.         Desmosom

Desmosom menghubungkan intermediate filaments dari sel ke sel. Desmosom biasanya ada di epitel (misalnya kulit). Desmosom juga ditemukan dalam jaringan otot dimana mereka mengikat sel-sel otot ke sel yang lainnya. Protein pelekatan sel pada desmosom, desmoglein dan desmokolin, merupakan anggota famili cadherin pada molekul-molekul pelekatan sel yang merupakan protein transmembran yang menjembatani ruang antara sel-sel epitel yang berdekatan dengan cara pengikatan homofilik pada domain ekstraseluler ke cadherin desmosom lainnya pada sel yang berdekatan. Kedua protein tersebut memiliki 5 domain ekstraseluler dan memiliki domain pengikatan kalsium.

Penyakit-penyakit blistering (melepuh) seperti Pemphigus vulgaris dapat berkenaan dengan cacat genetik dalam protein desmosom atau berkenaan dengan respon autoimun.

 

3.         Plasmodesmata

Plasmodesmata merupakan hanya junction interseluler dalam tumbuhan. Suatu sel tumbuhan mungkin memiliki antara 103 dan 105 plasmodesmata yang menghubungkannya dengan sel-sel yang berdekatan. Di tumbuhan, plasmodesmata melakukan banyak fungsi yang sama seperti gap junctions. Plasmodesmata berfungsi menghubungkan sel yang satu dengan sel lainnya melalui retikulum endoplasma dengan celah yang disebut desmotubul; memberikan suatu rute yang mudah untuk pergerakan ion-ion, molekul-molekul kecil seperti gula dan asam amino, dan makromolekul seperti RNA antar sel.

2.3    Pensinyalan Sel

Pensinyalan sel merupakan bentuk interaksi antara sel dengan cara komunikasi langsung atau dengan mengirimkan sinyal kepada sel target. Interaksi dalam hal ini, sel pemberi sinyal menghasilkan tipe khusus dari molekul sinyal yang dapat dideteksi oleh sel target. Sel target memiliki protein reseptor yang mampu mengenali dan berespon secara spesifik terhadap molekul sinyal.

A.      Pensinyalan Lokal

Merupakan komunikasi sel melalui 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.

Pensinyalan lokal dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

1)      Pensinyalan parakrin (Para = dekat)

Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi bertindak pada sel target didekatnya dengan melepas molekul pengatur local ke dalam fluida ekstraseluler.

Gambar 1.1 Pensinyalan parakrin oleh sel.

2)      Pensinyalan Sinaptik

Pensinyalan ini terjadi pada sitem saraf hewan. Sinyal listrik di sepanjang sel saraf memicu sekresi sinyal kimiawi yang dibawa oleh molekul neotransmiter. Molekul ini berdifusi melintasi sinapsis, ruang sempit antara sel saraf dengan sel targetnya (seringkali berupa sel saraf yang lain). Neotransmiter akan merangsang sel target.

Gambar 1.2 Pensinyalan sinaptik oleh sel saraf.

3)      Persinyalan autokrin   

Tipe ini dapat mengkoordinasi keputusan dengan grup-grup sel serupa. Pada autocrine signaling, sel mensekresikan molekul sinyal yang dapat berikatan kembali dengan reseptornya sendiri. Autocrine signaling merupakan tipe paling efektif ketika dilakukan secara serempak dengan sel-sel tetangga yang tipenya sama. Autocrine signaling dianggap menjadi suatu mekanisme yang mungkin mendasari "efek komunitas" yang diamati pada perkembangan awal, selama grup sel-sel serupa dapat menanggapi sinyal yang menginduksi diferensiasi tapi tidak dapat pada sel tunggal bertipe sama yang terisolir. Sel kanker seringkali menggunakan autocrine signaling untuk mengatasi kontrol normal pada perkembangbiakan dan kelangsungan hidup sel.

B.       Pensinyalan Jarak Jauh (endokrin)

Hewan dan tumbuhan menggunakan zat kimia yang disebut hormon (hormone) untuk melakukan pensinyalan jarak jauh. Dalam pensinyalan hormon pada hewan, yang disebut juga pensinyalan endokrin., sel-sel yang terspesialisasi melepaskan molekul hormon yang berjalan melalui sistem sirkulasi (sistem peredaran darah) menuju sel target di bagian tubuh yang lain.

Hormon tumbuhan (seringkali dsebut regulator pertumbuhan tumbuhan) terkadang mengalir alam pembuluh, namun lebih sering mencapai targetnya dengan cara bergerak dari sel ke sel atau berdifusi melalui udara sebagai gas.

Gambar 1.3 Pensinyalan jarak jauh (pensinyalan hormonal).

C.    Tahapan Pensinyalan Sel

       Penelitian awal Sutherland menyiratkan bahwa respon yang berlangsung di ujung penerimapada percakapan seluler dapat dibagi menjadi tiga tahapan, antara lain :

a.         Penerimaan (reception).

     Penerimaan adalah ketika sel target mendeteksi molekul sinyal yang berasal dari luar sel. Sinyal kimiawi ‘terdeteksi’ ketika molekul sinyal berikatan dengan protein reseptor yang terletak di permukaan sel atau di dalam sel.

b.        Transduksi (transduction).

Pengikatan molekul sinyal dengan cara mengubah protein reseptor sehingga menginisiasi proses induksi. Tahap transduksi mengubah sinyal menjadi bentuk yang dapat menyebabkan respon seluler spesifik. Pada sistem Sutherland, pengikatan epinefrin ke bagian luar protein reseptor dalam membran plasma sel hati berlangsung melalui serangkaian langka untuk mengaktifkan glikogen fosforilase. Transduksi ini kadang-kadang terjadi dalam satu langkah, tetapi lebih sering membutuhkan suatu urutan perubahan dalam sederetan molekul yang berbeda (jalur transduksi) sinyal. Molekul di sepanjang jalur itu sering disebut molekul relay.

c.         Respons (response).

Pada tahap ketiga dari pensinyalan sel, sinyal yang ditransduksi akhirnya memicu respons seluler spesifik. Respon ini mungkin merupakan aktivitas seluler apapun yang bisa dibayangkan­­­, misalnya katalis oleh suatu enzim (misalnya, glikogen fosforilase), penyusunan ulang sitoskeleton, atau aktivitas gen-gen spesifik dalam nucleus. Proses pensinyalan sel membantu memastikan bahwa aktivitas-aktivitas krusial seperti ini berlangsung dalam sel yang benar, pada waktu yang tepat, dan dalam koordinasi yang sesuai dengan sel-sel lain pada organisme tersebut.

Gambar 1.4 Skema tahapan pensinyalan sel.

2.4 Reseptor Sinyal

Sebagian besar reseptor sinyal merupakan protein membran plasma. Ligan-ligan milik reseptor semacam ini larut dalam air dan umumnya terlalu besar untuk bisa secara bebas menembus membran plasma. Akan tetapi, beberapa reseptor sinyal terletak di dalam sel seperti reseptor dalam membran sel dan reseptor intraselular.

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).

·         Molekul sinyal awal secara fisik tidak dilewatkan jalur pensinyalan (molekul sinyal bahkan tidak pernah masuk sel).Sinyal direlay 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.

2.5  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. Contoh second messenger  yang paling banyak digunakan ialah:

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 menggambarkan persentase perubahan yang relative tinggi pada konsentrasi kalsium.

BAB III

PENUTUP

3.1    Kesimpulan

            Berdasarkan pembahasan yang telah dibahas, dapat disimpulkan bahwa :

1.      Komunikasi sel adalah hubungan/interaksi antara satu sel dengan sel yang lain ataupun antara sel dengan lingkungannya

2.      Hubungan antar sel ada 3 yaitu gap junction, contact dependent signal, dan persinyalan sel (persinyalan lokal dan persinyalan jarak jauh).

3.      Reseptor sinyal merupakan molekul khusus pada permukaan sel target yang merespon sinyal dari luar sel.

4.      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.  

DAFTAR PUSTAKA

Azhar, Tauhid Nur. 2008. Dasar-dasar Biologi Molekular. Bandung: Widya Padjadjaran

Campbell, dkk. 2002. Biologi Jilid I Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga

DeGroot, Jack. 1997. Neuroanatomi Korelatif. Jakarta: EGC

Ganong, WF. 1983. Fisiologi Kedokteran edisi 10. Jakarta : EGC

Raven, dkk. 2004.  BIOLOGY Seventh Edition. Boston: Mc Graw Hill

Sloanne, Ethel. 2004. Anatomi dan Fisiologi untuk Pemula.  Jakarta: EGC

 Subowo. 2012. BiologiSel. Bandung:CVAngkasa

Yatim, Wildan. 1996. Biologi Sel Lanjut. Bandung: Tarsito