KOMUNIKASI SEL DAN KONSEP RESEPTOR
2
Komunikasi pada organisme uniseluler dan multiseluler Menyadari kondisi lingkungan Memberi respon terhadap lingkungan
Misalnya : sel tumbuhan respon terhadap cahaya, nutrisi, patogen dll
Komunikasi pada organisme multiseluler : Antar organisme Antar sel di dalam organisme tersebut
Komunikasi antar sel alat komunikasi : Bagaimana sel menginterpretasikan sinyal yang ada
3
Komunikasi antar sel berperan penting untuk pengaturan & pengendalian kegiatan sel, jaringan dan organ tubuh.
Mempertahankan homeostasis Dalam tubuh manusia 2 jenis
komunikasi antar sel Wired system (komunikasi melalui saraf
atau listrik) Non-wired system (komunikasi kimiawi)
4
Komunikasi listrik cepat dgn hitungan mili detik informasi yg dihantarkan berbentuk potensial aksi.
Komunikasi kimiawi lebih lambat namun efeknya lebih lama.
Komunikasi saraf & kimiawi dapat terjadi secara tumpang tindih.
Bbrp zat kimia neurotransmiter, hormon & neurohormon tdk dpt menembus sel informasi yg akan dihantarkan harus dirubah dulu oleh protein membran sel ke sinyal kimia didalam sel.
5
Komunikasi sel penting dlm menyelenggarakan homeostasis tubuh harus senantiasa memantau adanya perubahan2 nilai berbagai parameter mengkoordinasikan respon yg sesuai.
Merupakan media yg menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh
6
Pengendalian yg paling sederhana secara lokal (intrinsik) komunikasi antar sel yang berdekatan.
Pengendalian jarak jauh (ekstrinsik) lebih kompleks & dimungkinkan melalui refleks yg dapat melibatkan sistem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin (pengaturan umpan balik).
7
METODE KOMUNIKASI ANTAR SEL
1. Komunikasi langsung antar sel yg sangat berdekatan terjadi dgn mentransfer sinyal listrik (ion-ion) atau sinyal kimia melalui hub yg sangat erat antara sel satu dgn lainnya.
2. Komunikasi lokal melalui zat kimia yg dilepaskan kecairan ekstra sel (interstitial) berkomunikasi dgn sel lain yg berdekatan atau sel itu sendiri
8
3. Komunikasi jarak jauh komunikasi antar sel yg mempunyai jarak cukup jauh. berlangsung melalui sinyal listrik yg dihantarkan sel saraf dan atau dgn sinyal kimia yg dialirkan kelalui darah.
9
KOMUNIKASI SEL
Komunikasi manusia beberapa tahap, mis informasi ditulis baca impuls listrik : telfon diterima memori penerima (saraf, otak)
Komunikasi sel melalui beberapa tahap terjadi perubahan bentuk informasi pada tahapan penyampaian sinyal ke target sinyal transduksi
10
TIGA TAHAP SINYALING PADA SEL
11
SINYAL EKSTRASELULARRESEPTOR SPESIFIK PADA ATAU DIDALAM SEL TARGET
Molekul sinyal : protein, peptida kecil, asamamino, nukleotida, steroid, retinoid, derivat asamlemak. Gas terlarut seperti NO dan CO
Kebanyakan molekul sinyal dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusimelalui membran plasma, atau terikat pada permukaan sel sehingga
hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi sinyal.
sinyal (ligand) akan berikatan dengan reseptor pada sel target
Molekul sinyal bekerja dengan konsentrasi rendah ≤10-8M & reseptor berikatan dengan afinitas yang tinggi, menimbulkan suatu kaskade sinyal intraselular yang dapat mengubah perilaku sel.
12
POSISI RESEPTOR Reseptor :
Padamembran sel Dalam sel :
dalam sitoplasma atau inti sel
Reseptor di dalam sel target dan ligand sinyal memasuki sel dan mengaktifasi sel target. Molekul sinyal harus
merupakan molekul yang kecil dan hidrofobik dan dapat berdifusi menembus membran plasma.
13
PENYAMPAIAN MOLEKUL SINYAL
Endokrinsel target jauh hormon dibawa melalui pembuluh darah
Parakrin mediator local mempengaruhi sel
target tetangga dirusak oleh suatu enzim
ekstraselular atau diimobilisasi oleh ECM
Autokrinsel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri
SinaptikPenyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain.
14
RESPON SEL TERHADAP SINYAL
A. 1 sinyal 1 tipe reseptor aneka efek pada berbagai sel: bentuk sel, pergerakan, metabolisme, ekspresi gen
15
RESPON SEL TERHADAP SINYAL
B. Setiap sel memiliki beragam reseptor spesifik untuk aneka sinyal sel memberi respon misalkan efek untuk kelulusan hidup, diferensiasi
16
PENYAMPAIAN SINYAL Sinyal disampaikan
melalui molekul intrasel melalui jalur kaskade sinyal : Sinyal berikatan dengan
ligan Sinyal ligand
transformasi sinyal ke molekul lain
Amplifikasi sinyal yang diterima
Distribusi sinyal untuk pengaruhi beberapa efek secara paralel
17
RESEPTOR SINYAL INTRASELULAR
Sinyal : hormon yang larut lemak: estrogen, progesteron, testosteron, asam retinoat
Reseptor :di dalam sitoplasma atau inti
18
AKTIVASI RESEPTOR PADA PERMUKAAN SEL
1. Reseptor terikat protein GLigand – reseptor aktifasi protein G aktivasi/hambat suatu enzim yang mengaktivasi ion channel atau second messenger.
2. Ion channel linked receptor Ligand – reseptor perubahan konformasi reseptor aliran ion tertentu ubah
potensial elektris padamembran selContoh reseptor asetilkolin
19
AKTIVASI RESEPTOR PADA PERMUKAAN SEL
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 enzimatik intrinsik
Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik.
Ligand – reseptor katalisasi GTP cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase).Contoh : reseptor insulin
20
Ikatan ligan dgn reseptor spesifik akan memicu pelepasan second messengers menimbulkan reaksi berantai & membawa perubahan didalam sel
second messengers berperan : Mengubah kegiatan enzim khususnya
protein kinase Meningkatkan ion kalsium intrasel Menggiatkan kanal ion tertentu
21
SECOND MESSENGERS
Cyclic nucleotides: cAMP, cGMP Inositol phosphate (IP) Diacylglycerol (DAG) Calcium Nitric oxide (NO) Reactive oxygen species (ROS)
22
Cyclic AMP Cyclic AMP (cAMP)
Is made from 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
Ch2 CH2
O
OH OH
P
O O
H2O
HOAdenylyl cyclase Phoshodiesterase
Pyrophosphate
Cyclic AMP AMPOH OH
O
i
23
Many G-proteins Trigger the formation of cAMP, which then
acts as a second messenger in cellular pathways
ATP
GTP
cAMP
Proteinkinase A
Cellular responses
G-protein-linkedreceptor
AdenylylcyclaseG protein
First messenger(signal moleculesuch as epinephrine)
24
THE C-AMP DEPENDENT PATHWAY IS USED AS A SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAY FOR MANY HORMONES INCLUDING: ADH - Promotes water retention by the kidneys (V2
Cells of Posterior Pituitary) GHRH - Stimulates the synthesis and release of GH
(Somatotroph Cells of Anterior Pituitary) GHIH - Inhibits the synthesis and release of GH
(Somatotroph Cells of Anterior Pituitary) CRH - Stimulates the synthesis and release of ACTH
(Anterior Pituitary) ACTH - Stimulates the synthesis and release of
Cortisol (zona fasiculata of adrenal cortex in kidneys)
TSH - Stimulates the synthesis and release of a majority of T4 (Thyroid Gland)
25
LH - Stimulates follicular maturation and ovulation in women; Stimulates testosterone production and spermatogenesis in men
FSH - Stimulates follicular development in women; Stimulates spermatogenesis in men
PTH - Increases blood calcium levels (PTH1 Receptor: Kidneys and Bone; PTH2 Receptor: Central Nervous system, Bones, Kidneys, Brain)
Calcitonin - Decreases blood calcium levels (Calcitonin Receptor: Intestines, Bones, Kidneys, Brain)
Glucagon - Stimulates glycogen breakdown (liver) hCG - Promotes cellular differentiation; Potentially
involved in apoptosis
26
Calcium is an important second messenger Because cells are able to regulate its
concentration in the cytosolEXTRACELLULARFLUID
Plasmamembrane
ATP
CYTOSOL
ATP Ca2+
pump
Ca2+
pump
Ca2+
pump
Endoplasmicreticulum (ER)
Nucleus
Mitochondrion
Key High [Ca2+] Low [Ca2+]
27
Second messengers lain seperti inositol triphosphate and diacylglycerol mampu mencetuskan peningkatan calcium dalam cytosol
28
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