Mekanisme Amplifikasi / Penguatan sinyal message di Dalam sel ( Protein Kinase Cascades )

Receptor enzyme-linked dan G-protein-linked menerima sinyal di membran sel dan kemudian dilanjutkan oleh second messenger. Namun konsentrasi dari second messengerbiasanya rendah sehingga memerlukan banyak waktu untuk mencapai target atau bahkan akan dirusak terlebih dahulu sebelum mencapai target. Oleh karena itu Receptor enzyme-linked dan G-protein-linked menggunakan suatu mekanisme untuk memperkuat sinyal tersebut.

Mekanisme amplifikasi / penguatan sinyal tersebut adalah sebagai berikut :

Mekanisme amplifikasi / penguatan sinyal  Protein Kinase Cascades

1. Satu molekul sinyal menempel pada reseptor di permukaan,

2. kemudian mengaktifkan banyak protein G,

3. tiap- tiap protein G mengaktifkan 1 molekul adenylyl cyclase,

4. satu adenylyl cyclase meproduksi banyak cAMP,

5. satu cAMP mengaktivasi 1 molekul protein kinase

6. satu protein kinase dapat memfosfolarisasi sejumlah enzim,

7. tiap tiap enzim tersebut dapat mengkatalisis banyak reaksi kimia

Sehingga satu sel reseptor dapat memicu terbentuknya produk atau respon dalam jumlah yang besar.

Berikut ini adalah contoh dari amplifikasi atau perbanyakan dalam proses penglihatan vertebrata :

contoh amplifikasi sinyal dengan Protein Kinase Cascades

Rod sel, sel pada mata vertebrata yang berfungsi untuk menginterpretasikan cahaya / terang dan gelap. Rod sel mempunyai G-protein-linked receptor yang disebut dengan rhodopsin. Ketika rhodopsin foton dari cahaya, satu rhodopsin akan mengaktifkan 500 transducin. Satu transducing akan mengaktifkan 500 phosphodiesterase. Satu phosphodiesterase akan menghidrolisis 10⁵ molekul cyclic GMP. Molekul tersebut akan menutup 250 Na⁺channel, mencegah Na⁺ yang akan menyebabkan hiperpolarisasi 1mV pada membran rod sel. Sinyal tersebut kemudian dikirim ke otak. Rod sel pada manusia cukup sensitif, yaitu sudah mampu mendeteksi adanya 5 foton cahaya.

Read more

Second Messengers dalam Sel

Dalam postingan kali ini kami akan membahas tentang second messengers dalam sel yaitu : Cyclic  Adenosine  Monophosphate (cAMP) dan Second messengers Kalsium (Ca⁺⁺)
..................................................................................................................................

Beberapa enzim reseptor dan G protein-linked receptor menyampaikan sinyal dari molecule’s messagehingga ke target harus dibantu oleh senyawa atau substansi lain yang ada dalam sel. senyawa atau substansi itu disebut second messengers atau intracellular mediator. Second messengers yang banyak ditemukan dalam sel adalah cyclic  adenosine  monophosphate (cAMP) dan kalsium. Berikut adalah penjelasannya dari kedua Second messengers tersebut :

1. Cyclic  Adenosine  Monophosphate (cAMP)

            Salah satu contoh dari Second messengers cAMP adalah mekanisme kerja hormon epinephrinepada sel. Hormon epinephrine akan berikatan dengan G protein-linked receptor yang disebut dengan β-adrenergic  receptor. Ketika telah terjadi ikatan, G protein menjadi aktif yang kemudian menstimulasi enzyme adenylyl cyclase untuk memproduksi cAMP dalam jumlah besar.  Cyclic  Adenosine  Monophosphate (cAMP) lalu berikatan dan mengaktivasi enzim α-kinase. Enzim α-kinase akan menambahkan fosfat (phosphorylation) pada protein-protein tertentu. Di otot misalnya, α-kinase memfosfolarisasi dan mengaktifkan enzim yang merangsang pemecahan glikogen menjadi glukosa dan menghambat sintesis glikogen dari glukosa sehingga glukosa lebih banyak tersedia untuk metabolisme sel otot.

2. Kalsium

Second messengers Kalsium (Ca⁺⁺) merupakan second messengers yang lebih banyak ditemui dari pada cAMP. Konsentrasi ion Ca⁺⁺ dalam sitoplasma lebih sedikit (kurang dari 10^-7 M) jika dibandingkan dengan konsentrai ion Ca⁺⁺di luar sel atau di dalam retikulum endoplasma (sekitar 10^-3 M). Kalsium channel pada membran retikulum endoplasma bersifat seperti switches. Ketika terbuka, ion  Ca⁺⁺

Masuk ke dalam sitoplasma dan memicu aktivitas protein yang sensitif terhadap ion  Ca⁺⁺ untuk memulai berbagai reaksi. Misalnya pada sel otot, ion  Ca⁺⁺menyebabkan sel otot rangka berkontraksi dan pada sel endokrin menyebabkan sel mengeluarkan hormon.

Ketika molekul messengers/ sinyal datang dari sel lain, molekul messengers / sinyal tersebut berikatan dengan  G-Protein-Linked Receptors yang kemudian mengaktifkan protein G. Protein G kemudian mengaktifkan enzim phospholipase C, enzim phospholipase C selanjutnya mengkatalisis produksi inositol trisphosphate (IP3). inositol trisphosphate (IP3) berdifusi ke sitoplasma dan menuju ke retikulum endoplasma dan mengikat Kalsium channel. Ikatan tersebut menyebabkan Kalsium channel terbuka dan ion  Ca⁺⁺  dapat masuk ke sitoplasma.

Second messengersyang banyak ditemukan dalam sel yaitu cyclic  adenosine  monophosphate (cAMP) dan ion  Ca++

Read more

Komunikasi Antar Sel

Jumlah sel dalam tubuh jumlahnya milyaran. Tiap sel membutuhkan senyawa, unsur, ion dll dari sel-sel lain sehingga tiap-tiap sel berinteraksi antar sesamanya atau sering disebut dengan komunikasi antar sel. Ada 4 mekanisme  Komunikasi antar sel yaitu :

1. Kontak / komunikasi langsung terdiri dari protein,

            Permukaan / membran sel  eukariotik karbohidrat, dan lipid menempel dan menonjol keluar. Beberapa sel ada yang saling menempel sehingga satu rangkaian  protein menempel dan masuk ke dalam membran 2 membran sekaligus. Protein tersebut biasanya adalah protein transporter sehingga dimanfaatkan oleh kedua sel untuk berkomunikasi / berinteraksi. Interaksi yang seringkali dilakukan adalah pertukaran beberapa senyawa yang saling dibutuhkan.

2. Paracrine Signaling

            Molekul - molekul sinyal dilepaskan oleh sel, kemudian berdifusi melalui

cairan ekstraselular ke sel lainnya. Ketika molekul sinyal ini masuk ke sel yang lain, molekul tersebut akan segera dihancurkan atau dikeluarkan oleh sel sel penerima tersebut sehingga reaksi dari molekul sinyal terbatas hanya ketika molekul sinyal belum dihancurkan atau dibuang. Oleh karena itu sinyal hanya berumur pendek dengan efek lokal. Interaksi / komunikasi sel dengan kontak langsung dan paracrine Signaling sangat berperan dalam awal perkembangan suatu organ.

3. Endocrine Signaling

            Jika molekul-molekul sinyal pada paracrine Signaling dilepaskan dalam cairan ekstraseluler, molekul-molekul sinyal pada endocrine signaling bercampur dengan darah, masuk ke peredaran darah dan beredar keseluruh tubuh menuju sel target sehingga sel target letaknya bisa sangat jauh dari sel penghasil signal. Molekul-molekul sinyal tersebut sering disebut dengan endokrin.

4. Synaptic Signaling

Synaptic Signaling adalah interaksi / komunikasi antar sel pada sistem syaraf. Molekul sinyal disebut dengan neurotransmitter. Neurotransmitter dikirim oleh sel-sel syaraf yang sangat panjang hingga ke sistem syaraf pusat.

Komunikasi antar sel; komunikasi langsung, Paracrine Signaling,  Endocrine Signaling, Synaptic Signaling

Read more

Proses Pembentukan Inti Sel dan Retikulum Endoplasma (RE)

Proses Pembentukan Inti Sel dan Retikulum Endoplasma (RE)

Proses evolusi pembentukan RE

- Awalnya beberapa bakteri mempunyai lipatan-lipatan membran plasma kearah sitoplasma.

- Lipatan – lipatan tersebut lama- kelamaan akan membentuk retikulum endoplasma

- Seiring berjalannya proses evolusi, sebagian retikulum endoplasma memisahkan diri dari membran plasma dan kemudian menyelimuti inti sel.

Read more

Mengapa Ukuran Sel Makhluk Hidup itu Kecil?

Mengapa Ukuran Sel Makhluk Hidup itu Kecil?

Sel makhluk hidup relative berukuran kecil karena beberapa alasan, salah satunya adalah karena untuk mempermudah transportasi dan komunikasi antar sel. Organela dan protein disintesis di dalam sel. Beberapa subtansi perlu ditransportasikan keluar masuk sel. Proses tersebut kebanyakan melalui proses difusi. Sehingga dengan kecilnya ukuran sel maka proses difusi suatu subtansi dari membran sel ke bagian tengah sel akan menjadi semakin efisien. Demikian juga sebaliknya jika sel berukuran lebih besar, maka proses difusi suatu subtansi dari membran sel ke bagian tengah sel akan menjadi lebih jauh sehinggga kurang efisien.

            Jika diasumsikan sel makhluk hidup adalah bulat maka rasio antara luas permukaan membran dan volume akan lebih menguntungkan jika sel memiliki ukuran yang kecil karena peningkatan ukuran sel juga akan diikuti oleh peningkatan volume sel bahkan peningkatan volume akan lebih tinggi daripada peningkatan luas permukaan sel. Jika diameter sebuah sel meningkat 10 kali lipat. Permukaan sel akan meningkat 100 kali dari ukuran semula sedangkan volume sel harus bertambah lebih besar yaitu 100 kali dari volume semula. Penambahan volume yang begitu besar jika sebuah sel ukurannya diperbesar jelas akan sangat merugikan karena harus juga menambah subtansi-substansi dalam sel, jika dibandingkan jika sel tersebut berukuran lebih kecil.

Rasio antara luas permukaan dan volume, jika sel membesar peningkatan volume lebih banyak dari pada luas permukaan. Jika diameter sel bertambah 10 kali, luas permukaan meningkat 100 kali dan volume meningkat hingga 1000x

Selain itu kecilnya ukuran sel akan menimbulkan jumlah luas permukaan membran sel lebih luas. Membran sel berperan penting dalam berbagai aktivitas dalam sel sehingga dengan ukuran sel yang relative kecil maka aktivitas dalam sel yang berhubungan dengan membran akan semakin efisien.

Read more

Endosimbiosis Merupakan Permulaan Sel Eukariotik

Endosimbiosis Merupakan Permulaan Sel Eukariotik

Simbiosis merupakan hubungan interaksi antara 2 spesies organisme yang saling menguntungkan. Sedangkan Endosimbiosis juga merupakan bentuk simbiosis. Endosimbiosis menerangkan tentang asal usul dari sel eukariotik. Sebuah sel prokariotik awalnya menelan prokariotik yang lain. Sel yang ditelan tersebut tetap  hidup dan mendapatkan beberapa nutrisi dari dalam sel yang menelan. Menurut teori endosimbiosis sel yang menelan tersebut merupakan awal dari eukariotik sedangkan sel yang ditelan tersebut adalah mitokondria dan kloroplast. Mitokondria mulanya adalah bakteri yang dapat melakukan metabolism oksidatif dan kloroplastn mulanya adalah bakteri fotosintetik.

Teori endosimbiosis memiliki banyak bukti-bukti yang mendukung, yaitu :

- Mitokondria dan kloroplast memiliki dua membran, membran dalam merupakan membran yang dimiliki sel itu sendiri sedangkan membran dalam diduga merupakan membran plasma atau retikulum endoplasma dari sel yang dulu menelannya.

- Mitokondria dan Kloroplast memiliki ukuran yang sama dengan ukuran bakteri.

- Cristae yang dibentuk oleh membran dalam mitokondria menyerupai lipatan membran beberapa kelompok bakteri

- Mitokondria dan bakteri memiliki DNA sirkular seperti bakteri. Keduanya juga dapat membelah diri layaknya bakteri saat memperbanyak diri.

Gambar terbentuknya membran ganda pada mitokondria dan kloroplast yang diduga hasil endosimbiosis

Read more