View
134
Download
9
Category
Tags:
Preview:
DESCRIPTION
biologi sel
Citation preview
Komunikasi sel
Sel komunikasi essential bagi organisme multiseluler
Sinyal eksternal diubah menjadi respon di dalam sel
Signal transduction pathways/jalur transduksi sinyal
Sinyal pada permukaan sel dikonversi menjadi responseluler spesifik melalui serangkaian langkah
Pensinyalan ini mirip baik pada microbes (yeast) danmamalia, tumbuhan mekanisme pensinyalan telah berkembang dengan baik sebelum mahluk multiseluler muncul di bumi
Komunikasi sel
Sel berkomunikasi dengan melepas pembawa pesan (mesenjer)
Lintasan transduksi sinyal
Sinyal kimia dikonversi dari satu tipe sinyal menjadi sinyal lain untuk menghasilkan molecular response. All organisms require signaling pathways to live.
Huruf mewaliki senyawa kimia atau protein. Tanda panah menunjukkan langkah enzimatik.
ABCDEFG
Sel hewan dan sel tumbuhan komunikasi dengan kontak
langsung, memiliki cell junctions yang secara langsung menghubungkan sitoplasma dengan sel sebelahnyaPlasma membranes
Plasmodesmatabetween plant cells
Gap junctionsbetween animal cells
Cell junctions. Both animals and plants have cell junctions that allow molecules to pass readily between adjacent cells without crossing plasma membranes.
Cell-cell recognition. Two cells in an animal may communicate by interaction between molecules protruding from their surfaces.
Pada signaling lokal pada sel hewan, dapat berkomunikasi melalui interaksi antara molekul2 yang menonjol dari permukaan sel
Cara kerja cell-cell signaling
Direct Pensinyalan kimiawi jarak dekat Pensinyalan parakrin. Molekul sinyal dikeluarkan
oleh sebuah sel dan bekerja pada sel target di dekatnya. Molekul pengatur lokal dilepas ke dalam fluida ekstraseluler
Pensinyalan sinaptik. Sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter ke dalam sinapsis.
Jarak yang lebih jauh Pensinyalan hormonal. Sel endokrin mensekresi
hormon ke dalam cairan tubuh (darah).
In other cases, animal cells communicate using local regulators
(a) Paracrine signaling. A secreting cell acts on nearby target cells by discharging molecules of a local regulator (a growth factor, for example) into the extracellular fluid.
(b) Synaptic signaling. A nerve cell releases neurotran-smitter molecules into a synapse, stimulating the target cell.
Local regulator diffuses through extracellular fluid
Target cell
Secretoryvesicle
Electrical signalalong nerve celltriggers release ofneurotransmitter
Neurotransmitter diffuses across
synapse
Target cellis stimulated
Local signaling
In long-distance signaling both plants and animals use hormones
Hormone travelsin bloodstreamto target cells
(c) Hormonal signaling. Specialized endocrine cells secrete hormones into body fluids, often the blood. Hormones may reach virtually all body cells.
Long-distance signaling
Bloodvessel
Targetcell
Endocrine cell
Jalur lintasan bersifat inter-linked
Signalling pathway
Geneticnetwork
Metabolic pathway
STIMULUS
metabolic pathways
1993 Boehringer Mannheim GmbH - Biochemica
EXTRACELLULARFLUID
Receptor
Signal molecule
Relay molecules in a signal transduction pathway
Plasma membraneCYTOPLASM
Activationof cellularresponse
Reception1 Transduction2 Response3
Terdiri dari 3 tahapan1.Penerimaan2.Transduksi3.Respon
Proses percakapan seluler
Reception/Penerimaan: pendeteksian sinyal yang datang dari luar sel oleh sel target
Sinyal yang ditransduksi memicu respon selular spesifik
Pengikatan molekul sinyal mengubah protein reseptor
mengawali proses transduksi reseptor bersifat sangat spesifik Intracellular receptors cytoplasmic or nuclear proteins
Reseptor pada plasma membran
Molekul sinyal yang menggunakan reseptor ini adalah yang kecil atau hydrophobic dan dapat langsung melewati
plasma membran
Steroid hormones Bind to intracellular receptors
Hormone(testosterone)
EXTRACELLULARFLUID
Receptorprotein
DNA
mRNA
NUCLEUS
CYTOPLASM
Plasmamembrane
Hormone-receptorcomplex
New protein
Figure 11.6
1 The steroid hormone testosterone passes through the plasma membrane.
The bound proteinstimulates thetranscription ofthe gene into mRNA.
4
The mRNA istranslated into aspecific protein.
5
Testosterone bindsto a receptor proteinin the cytoplasm,activating it.
2
The hormone-receptor complexenters the nucleusand binds to specific genes.
3
Receptors in the Plasma Membrane
Terdapat tiga tipe reseptor menbran G-protein-linked Tyrosine kinases Ion channel
G-protein-linked receptors
G-protein-linkedReceptor
Plasma Membrane
EnzymeG-protein(inactive)CYTOPLASM
Cellular response
Activatedenzyme
ActivatedReceptor
Signal molecule Inctivateenzyme
Segment thatinteracts withG proteins
GDP
GDP
GTP
GTP
P i
Signal-binding site
Figure 11.7
GDP
Receptor tyrosine kinases
Signalmolecule
Signal-binding sit
CYTOPLASM
Tyrosines
Signal moleculeHelix in the
Membrane
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
TyrTyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
TyrTyr
Tyr
Tyr
Tyr Tyr
Tyr
TyrTyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
Tyr
DimerReceptor tyrosinekinase proteins(inactive monomers)
PP
PP
P
P Tyr
TyrTyr
Tyr
Tyr
TyrP
P
P
P
P
PCellularresponse 1
Inactiverelay proteins
Activatedrelay proteins
Cellularresponse 2
Activated tyrosine-kinase regions(unphosphorylateddimer)
Fully activated receptortyrosine-kinase(phosphorylateddimer)
6 ATP 6 ADP
Ion channel receptors
Cellularresponse
Gate open
Gate close
Ligand-gatedion channel receptor
Plasma Membrane
Signalmolecule(ligand)
Figure 11.7
Gate closed Ions
Lintasan transduksi sinyal
Transduksi: Jalur interaksi molekuler yang menyalurkan sinyal dari reseptor ke molekul target dalam sel
Multistep pathways Memperbesar sinyal Memberikan lebih banyak kesempatan untuk
koordinasi dan regulasi
Protein Phosphorylation and Dephosphorylation
Banyak jalur sinyal termasuk jalur phosphorylation
Dalam proses ini Sejumlah protein kinase menambahkan fosfat kepada protein kinase lainnya dan mengaktifkannya Enzim fosfatase selanjutnya menghilangkan fosfat
Mekanisme utama transduksi sinyal
A phosphorylation cascadeSignal molecule
Activeproteinkinase
1
Activeproteinkinase
2
Activeproteinkinase
3
Inactiveprotein kinase
1
Inactiveprotein kinase
2
Inactiveprotein kinase
3
Inactiveprotein
Activeprotein
Cellularresponse
Receptor
P
P
P
ATPADP
ADP
ADP
ATP
ATP
PP
PP
PP
Activated relaymolecule
i
Phosp
horylatio
n ca
scade
P
P
i
i
P
A relay moleculeactivates protein kinase 1.
1
2 Active protein kinase 1transfers a phosphate from ATPto an inactive molecule ofprotein kinase 2, thus activatingthis second kinase.
Active protein kinase 2then catalyzes the phos-phorylation (and activation) ofprotein kinase 3.
3
Finally, active proteinkinase 3 phosphorylates aprotein (pink) that brings about the cell’s response tothe signal.
4
Enzymes called proteinphosphatases (PP)catalyze the removal ofthe phosphate groupsfrom the proteins, making them inactiveand available for reuse.
5
Molekul kecil dan ion sebagai Second Messengers
Second messengers Kecil, nonprotein, molekul yang larut dalam
air atau berupa ions
Cyclic AMP (cAMP) terbuat dari ATP
O
–O 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
NO
O
O
ATP
Ch2CH2
O
OH OH
P
O O
H2O
HOAdenylyl cyclase Phoshodiesterase
Pyrophosphate
Cyclic AMP AMP
OH OH
O
i
G-proteins Memicu pembentukan cAMP, yang kemudian
berlaku sebagai second messenger dalam lintasan seluler
ATP
GTP
cAMP
Proteinkinase A
Cellular responses
G-protein-linkedreceptor
AdenylylcyclaseG protein
First messenger(signal moleculesuch as epinephrine)
Figure 11.10
Calcium ions and Inositol Triphosphate (IP3)
Calsium, saat dikeluarkan ke dalam sitosol Bertindak sebagai second messenger dalam
berbagai jalur
Calsium adalah second messenger yang penting Karena sel mampu mengatur konsentrasinya
dalam sitosol Second messengers seperti inositol triphosphate
dan diacylglycerol (DAG) dapat memicu peningkatan
kalsium di sitosol
EXTRACELLULARFLUID
Plasmamembrane
ATP
CYTOSOL
ATP Ca2+
pump
Ca2+
pump
Ca2+
pump
Endoplasmicreticulum (ER)
Nucleus
Mitochondrion
Key High [Ca2+] Low [Ca2+]
321
IP3 quickly diffuses throughthe cytosol and binds to an IP3–gated calcium channel in the ERmembrane, causing it to open.
4 The calcium ionsactivate the nextprotein in one or moresignaling pathways.
6 Calcium ions flow out ofthe ER (down their con-centration gradient), raisingthe Ca2+ level in the cytosol.
5
DAG functions asa second messengerin other pathways.
Phospholipase C cleaves aplasma membrane phospholipidcalled PIP2 into DAG and IP3.
A signal molecule bindsto a receptor, leading toactivation of phospholipase C.
EXTRA-CELLULARFLUID
Signal molecule(first messenger)
G protein
G-protein-linkedreceptor
Variousproteinsactivated
Endoplasmicreticulum (ER)
Phospholipase C
PIP2
IP3
(second messenger)
DAG
Cellularresponse
GTP
Ca2+
(second messenger)
Ca2+
IP3-gatedcalcium channel
Respon: Cell signaling menyebabkan regulasi cytoplasmic activities atau transcription
Respon sitoplasmik dan nuklear
Dalam sitoplasma Jalur signaling mengatur aktivitas seluler
yang bervariasi
Respon sitoplasmik
Figure 11.13 Glucose-1-phosphate(108 molecules)
Glycogen
Active glycogen phosphorylase (106)
Inactive glycogen phosphorylase
Active phosphorylase kinase (105)
Inactive phosphorylase kinase
Inactive protein kinase A
Active protein kinase A (104)
ATP
Cyclic AMP (104)
Active adenylyl cyclase (102)
Inactive adenylyl cyclase
Inactive G protein
Active G protein (102 molecules)
Binding of epinephrine to G-protein-linked receptor (1 molecule)
Transduction
Response
Reception
Lintasan lain Mengatur gen dengan mengaktifkan faktor
transkripsi yang meng-on dan of-kan gen
Reception
Transduction
Response
mRNANUCLEUS
Gene
P
Activetranscriptionfactor
Inactivetranscriptionfactor
DNA
Phosphorylationcascade
CYTOPLASM
Receptor
Growth factor
Jalur signal dengan banyak tahap Dapat memperbesar sinyal dan berpengaruh terhadap kekhususan respon
Tiap protein dalam jalur signaling: Mengamplifikasi sinyal dengan mengaktifkan
banyak copy dari komponen selanjutnya dalam jalur Kombinasi protein yang berbeda di dalam sel
Memberikan kespesifikan yang baik pada sel dalam sinyal yang dideteksi maupun rsepon yang diakibatkan
Berhentinya sinyal
Respon sinyal berhenti dengan cepat Dengan lepasnya ikatan ligan
Recommended