Bab 10. Interaksi dan Komunikasi Antar Sel

I{alau pada organisme uniselular semua potensi kemampuan seperti idtabiJitas,konduktivitas, kontraktilitas, respirasi dan kemampuan lain yang bertuiuanuntuk memp ertahankan hidupnya dilakukan sendiri, maka pada organismemultiselular tidaklah demikian. DaTam organisasi organisme multiselular telahtetjadi pengkhususan tugas-tugas bagi masing-masing jenis sel/jaringan. Sel-sel dalam hewan multiselular, termasuk manusia, pada umumnya diorganisasipaia tingkat mikroskopik dalam kesatuan-kesatuan yang saling bekeriasamamembentuk jaringan. Sel-se1 terintegrasi dalamiartngan dengan saling beketjasama dengan berbagai cara. Pada glluannya iartngan tersebut membentukkesatuan fungsional yang lebih besar sebagai suatu org n. Salah satukeuntungan besar dalam ofganisme multiselular yaitu terdapatnya kebebasanbagi sel-sel untuk mengadakan pengkhususan fungsinya demi kebaikanofganisme sebagai suatu kesatuan hidup. Bahkan pengkhususan tefsebutdapat berbentuk kematian sel befsangkutan, seperti misalnya penimbunankeratin dalam sel-sel permukaan epidermis sehingga sel tefsebut mati. Tetapikematian sel-sel tersebut tidak sia-sia, karena sel-sel yang telah mati tersebutmembentuk lapisan keras yang melindungi tubuh terhadap lingkungan. Pada hewan tingkat tittgg, termasuk manusia, berbagai ienis iaringantersebut dikelompokkan dalam 4 latingan dasar yang mempunyai integritas,yaitu:1) Jaringan epitel 269

BIOLOGI SEL2) Janngan pengikat3) Jaringan otot4) Jaringan sanf. Dalam membentuk jatngantersebut terdapat dua mekanisme dasar untukmeniaga integritas sel-sel menjadi satu kesatuan, baik kesatuan strukturalmaupun kesatuan fungsional. Integritas struktural dicapai melalui strukturhubungan antarsel, sedang integritas fungsional dicapai melalui mekanismekomunikasi antarsel. I(omunikasi antarsel melibatkan sel pengitim sinyal dansel sasaran yang menerima sinyal melalui molekul reseptor. Integritas struktural yang didasarkan pada adesi sel, dilakukan dalam duacara. Cara pett^m dengan jelaring senyawa makromolekul yang terdapatdi luar sel yang dinamakan matriks ekstraselular, sedang cara kedaa denganmenggunakan hubungan antarsel dengan melalui hubungan sel (celljunction).ADESI SELPenghubung antarsel biasanya tedalu kecil untuk dapat dtamati denganmikroskop cahaya, sehingga dipedukan peng matan pada sediaan mikroskopelektron. Spesialisasi kontak metupakan modifikasi permukaan sel sehinggasel-sel bersangkutan mengadakan hubungan dengan sekitarnya denganbetbagai cara. Adesi sel tersebut dapat dikelompokkan dengan dasar yatgberbeda. Berdasarkan bentuk lawan interaksinya, adesi se1 dapat dibedakanmenjadi:1) Adesi antarsel, jika Tawan interaksinya sel,2) Adesi .sel dengan mattiks ekstraselulaq jika lawan interaksinya matriks ekstraselularSedang berdasarkan mekanisme intetaksinya, adesi sel dibagi menjadi:1) Adesi penghubung tetap2) Adesi penghubung sementara

BAB 1o: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELzF f ****n6o I tcadhrrln*l I luu.rr,*o'u _j I ltoldtttrinr' Ja 'l gs9 i,rorrron J tconnaxlnrl lamina basalis Gambar 1 0-1 . Berbagai bentu k dan meka nisme adesi sel .Adesi AntarselPada bentuk interaksi antarsel ini teriadi \"kontak\" antar sel-sel yangberhadapan. Daerz.h \"kontak\" tersebut merupakan modifikasi petmukaansel sehingga sel-sel bersangkutan mengadakan hubungan dengan sekitarnyadengan berbagai can berdasarkan struktur dan fungsinya; adesi sel yangmenetap dapat dikelompokkan dalam 3 kategori.1) Hubunganlekat (adheringjunction) Struktur ini biasanya dinamakan desmosom. Hubungan antarsel bentuk ini banyak diketemukan pada jaingany^ngbanyak mendapatkan tekanan mekanik, seperti otot iantung, epidetmis kuLit dan epitel leher rahim.

BIOLOGI SELAntara 2 permukaan membran sel vang berdekatan terdapat celah sebesar1.5 - 20 nm, sehingga tidak terjadi kontak langsung. Dalam sitoplasma disekitar daerah hubungan sel ini biasanya terdapat kumpulan filamen aktin(sitoskeleton).Betdasarkan luas daerah penghubung sel dibedakan sebagai: macula, apabllahanya meliputi daerah sempit seperti bercak; qonala, apablla daerahnyamembentuk suatu gelang yang mengelilingi se1 dan disebut/arcia, apablladaerahnya melebar ke daetah yang luas (Gambar 10-3). Gambar 10-2. Hubungan antar sel.Tight junction (ZO), Desmosom (D)

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL cadherin plak sitopasmik terbual dari protein pelekatfilamen keratin membran plasmatertanam dalam yang berinteraksi plak !ClGambar 1O-3. Struktur detil desmosomGambar 10-4. Spesialisasi kontak sel menurut luas daerah (warna hitam).

BIOLOGI SEL2) Hubungan tak tembus (inpern eable junction) Termasuk dalam kategori ini yaitu yang biasa disebut tight jancfion, merupakan hubungan antar sel yang s^ngat erat taflpa celah yang memisahkan. Tightjanxion berperan besar untuk membentuk sawar dalam lapisan sel seperti pada epitel selaput lendir usus. Dengan adanya tight janction, bahan makanan dalam ruang usus tidak dapat melalui celah di antara sel-sel epitel usus, namun harus melalui membran sel yang langsung berhadapan dengan ruang usus. Tightjunction pada epitel usus ini berbentuk gelang (7onu/a occludens) di sekeliling sel pada bag1an puncak sel.3) Hubungan berkomunik asi (co m n anicatingj un ction) Struktur ini berfungsi sebagai wahana untuk melalukan molekul dari satu sel ke sel sekitarnya, dan sekaligus berfungsi untuk berkomunikasi antarsel. Terdapat dua macam penghubung jenis ini, yaitw gap janrtion dan sinapsis. Cap junction merupakan bentuk hubungan sel yang patng umum terdapat pada jaingan dad semua hewan dan manusia. Gap junction disusun oleh saluran-saluran kecil yang menghubungkan langsung ruang dalam dari kedua sel yang berdekatan. (Gamb ar 1.0-5, 1,0-6) . Tiap saluran dibentuk oleh protein membran dari masing-masing sel yang dinamakan konekson (Gambar 10-7). Permukaan membran dari kedua sel tersebut dipisahkan oleh celah selebar 2 - 4 nm. Konekson dapat dilalui oleh molekul kecil yang larut dalam air dari satu sel ke sel yang lain di dekatnya. Biasanya molekul dengan BM lebih kecil dari 1.500 dapat melalar gap jwnction. Seperti misalnya ion anorganik, gula, asam amino, nukleotid dan vitamin dapat melalui saluran gap junction, tetapi molekul seperti protein asam nukleat dan polisakharida tidak dapat melalui konekson gap janclion. Gap junctian sebagai struktur hubungan antarcel dapat berfungsi dalam komunikasi antarsel, maka hubungan ini termasuk kelompok yang disebut hubungan berkomunikasi yang juga mencakup sinapsis pada laringan saraf. Dengan demll<tan gap junction akan menggandengkan 2 sel yang berdekatan secar^ sttuktural, listrik dan metabolik. Sementara gap junction telah jelas sangat penting untuk mengkordinasikan aktivitas sel-sel yang teraktifkafl secara listrik, namun masih tetap belum dapat dtpahami mengapa begitu banyak sel jenis lain digandengkan satu sama lain dengan

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL gap janction sedang fungsinya belum jelas.Tetapi untuk memi sahk^n ant^ta konsep hubungan dengan komunikasi yang berbeda, sebaiknya sinapsis dibahas bersama sistem komunikasi. Gambar I0-5. Hubungan melalui koneksonpadagap juntion.Tidaksemua molekuldapat melewati konekson, molekul lebih besar dari 1 500 dalton ditolak. Gambar 1O-6. Gap junction.Kiri: potongan tegak lurus pada hubungannya. Kanan: bagan gapjunction untuk mennjukkan adanya connexon yang memiliki saluran penghubung.

BIOLOGI sEL salutan d*nEan diarneter i *nm dua koneks*n ksnekson yang yanfi berhsd,fiPmn lelsusr\"rn dar! rnsrnbentilk 6 suhunit sehLiah sfiflrffi!'r Gambar 10-7.Konekson pada gop juntion. Gambar 10-8.Hubungan sel lekosit dengan sel endotel dalam rangka kegiatan ekstravasasi

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELAdesi Antarsel SementaraHubungan antarsel yang bersifat sementara, biasanla melibad<an berbagai jenismolekul protein ),rang merupakan molekul rntegal dari membran sel. Molekulprotein tersebut dinamakan: CAM (Ce/l-cel/ adhesian molecales), diantannya: N-CAM(neural cel/ adhesion molecules @^ynk jenisnya), cadherin, Ig-like ICAM, integrin,selectin. Hubungan ini misalnl'a te\^di ^ntara sel-sel lekosit dengan se1 endotel.Adesi Antarsel dan MatriksBiasanlra hubungan ini ditemukan pada sel-sel epitel dengan membranabasalis yang dimaksudkan agar sel-sel epitel tidak terlepas dari laringan vangditutupinya. Hubungan ini mempunyai mekanisme y^ng bersifat tetap danbersifat sementara. Sel-sel epitel melalui molekul-molekul ptotein integtal darimembran sel mengadakan hubungan dengan matriks dari membrana basalis. Hubungan yang betsifat tetap ditemukan pada hemidesmosom dankontak.fokal, yang masing-masing merupakan hubungan antara molekulintegdn dengan membrana basalis. Hubungan ).ang tidak tetap melaluimolekul proteoglikan atau integrin dengan matriks extraselular. plectan meflStrs BFFJOplak pelekat intraselintdgrinirFa XV'ltearsSen laminin 5 c€ilagFn lV Gambar l0-9. HemidesmosomKOMUNIKASIANTAR SELEvolusi organisme multiselulat sangat bergantung pada kemampuan sel-seluntuk saling berkomunikasi. I{omunikasi melibatkan dua pihak, yaitu pihak

BIOLOGI SELyang memb e ikan/ mengprim pesan atau sinyal dan pihak yang menerima pesan.Pihak yang menerima pesan akan memberikan response dengan mengubahperilakunya. I(omunikasi antar sel dipedukan untuk mengatur pengembangandan pengorganisasiannya menjadi jaingan, mengawasi pertumbuhan danpembelahannya dan mengkordinasikan aktivitasnya. Ini berarti bahwaperubahan perilaku sel baru dapat bedangsung apabila mendapatkan sinyaldari sel yang mengirimkan pesan. Untuk dapat menerima pesan tersebut, selsasaran harus memiliki reseptor yang akan meneruskan pada gena sel untukmelakukan respons. Biasanya kepentingan dan kerumitan komunikasi antarasel dalam hewan tingkat tinggi menunjukkan bahwa sebagian besar dari genaorganisme ini sangat besar pengaruhnya tethadap proses tersebut.Sel-sel dapat berkomunikasi melalui ttga cara:1) Dengan mengadakan kontak langsung melalui molekul-molekul khusus pada membran y^ng akan memberikan sinyal pada reseptor sel yang menerima sinyal.2) Dengan melepaskan bahan-bahan kimia (mediator) yang bertindak sebagai sinyal untuk dikirimkan ke sel-sel lal.nyangberada jauh letaknya.3) Dengan membentuk gap junction, sehingga terjadt hubungan sitoplasma dari kedua sel yang berkomunikasi tersebut. isyarat tidak langsung dengan bahan kimiawi @t''ffi isyarat langsung dengan molekul-molekul pada membran plasma @@ isyarat langsung melalui \"gap juction\" @ffi Gambar 10-1 0. Tiga jenis komunikasi antar sel: I ) dengan mediator, 2) kontak langsung melalui reseptor dan 3) gap junction.

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELKOMUNIKASI DENGAN MEDIATORI{omunikasi yang menggunakan bahan kimia sebagai pembawa pesan(mediator), d.apat dikelompokkan atas dasar cara penyampaiannya dalam(Gambar 10-11):^) Sinyal kimia yang berfungsi sebagai mediator kimiawi setempat.b) Sinyal kimia yang dilepaskan oleh ujung tonjolan sel saraf (axon) kepada sasarannya (otot atau saraf ) yangbetjatak sangat dekat..) Sinyal kimia yang memedukan pengangkutan melalui peredaran datah, oleh karena sel sasarannya cukup jauhjaraknya. Mediator dapat berbentuk molekul-molekul ptotein atau bentuk 1ain,sehingga untuk dapat diterima pesannya oleh se1 sas^r^nny^dipedukan adanyzreseptor khusus yang berada di membran sel atau dalam sel. Untuk mediatoryang berupa molekul steroid tidak terdapat kesulitan untuk menyampaikanpesannya karena steroid dengan mudah melalui dwiJapis lipid dari membransel, sehingga tidak dipedukan reseptor khusus pada permukaan sel sasaran.Tetapi bahan steroid ini menemui kesulitan dalam pengangkutan dalam darahkzrena tidak larut dalam air, sehingga untuk pengangkutannya diperlukanprotein pengangkut. Bukanlah maksud buku ini untuk membahas secara rinci setiap mediatoryangada dalam tubuh, melainkan buku ini lebih menekankanpadapenielasanmekanisme penyampaian pesan*pesan untuk se1 sasaran.i4, FA**flAl*t I'] sINAPSIS :r :i1*ctii*i \"ffi'arEt'ir sinaPsis darah i I,.' ,,* l== r::i:. ..'l .&-''*;:\"\"\" -- sel sasaran sel saraf #'*\-.x1'tf^,l' r-.-r. ::;'j;:l ,,, \\".*\"'-' sel sasaranGambar 10-ll,Tiga macam komunikasi melalui mediator: (A) Parakrin, (B) Neurotransmitter, dan (C) Endokrin.

BIOLOGI SEL1. Parakrin (Mediator Setempat)Sejumlah molekul mediator yang dihasilkan sel tetentu berfungsi memberikansinyal-sinyal khusus kepada sel-sel sasaran yang benda di sekitatnya, sehinggauntuk mencapai sel-sel sasaran tidak memedukan pengaflgkutan khusus.Mediator yang digolongkan dalam kategori ini, biasanya tidak stabil, lekasrusak dan secara cepat diterima oleh sel sasarannya. Namun tidak menutupkemungkinan, bahwa mediator tersebut dapat ditemukan dalam peredanndarah. Apabila mediator tersebut diterima oleh sel sasaran yang betada disekitarnya, maka sistem tetsebut dinamakan parakrin, tetapi apabila selpenghasil mediator juga berperan sebagai sel sasatan, maka dinamakanotokrin. I(epentingan mediator ini sangat luas, karena tergantung pada beberapaha| yattt bergantung pada jenis sel-sel penghasil mediator, sei-sel s^satanflyadan jenis mediator yang dilepaskan. Masing-masing faktor dapat betbedasatu sama lain. Dalam bidang imunologi saia, dikenal begitu banyak mediatotjenis ini dalam sistem komunikasinya, sehingga digunakan istilah khusus,yaitu sitokin. Begitu banyak mediator yang termasuk dalam sitokin, sehinggadilakukan pengelompokan betdasarkan sel penghasilnya, sebagai:i. Monokin, apabrla bahan tersebut dihasilkan oleh sel makrofag atau monosit.ii. Limfokin, apabtlabahan tersebut dihasilkan oleh limfosit.iii. Faktor pertumbuhan, apabtla bahan yang dihasilkan memberikan pengatuh pertumbuhan terhadap sel lain, dan dihasilkan oleh berbagai sel, mulai dari sel epidermis, fibroblas, trombosit danlirnnya.iv. Kemokin, mediator yang berfungsi dalam migrasi sel-sel radang.v. Lun-lain mediator, seperti misalnya prostaglandin, endoteJin, histamin dan sebagainya. Efek dari masing-masing mediator selain tergantungpada j enis medi atorrry ^sendiri juga tetgantungpada kemampuan sel sasaran untuk bereaksi terhadapsinyal yang diterimanya.

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELlimfositT limfosit B Proliferasi dan diferensi menjadi sel efektor Kom u n i kasi'\",.,,, ll,Tl,ii lt?J-l;, pada si stem i m u n. Kiri: Limfosit T memberikan sinyal pada limfosit B. Kanan: sel dendritik memberikan sinyal kepada rimfosit r. ,.,\",.n 'nT*1[::Ii::il1Lf\"TjB dan ser r merespons densan2. Sinapsis dan NeurotransmitterCara sederhana sebuah neron dalam menetuskan sinyal yang dipancarkanke neron lain (transmisi impuls) yaitu melalui penggandengan kedua bag1ansel tersebut dengan perant^r^an gapjunrtion yang telah drbahas di depan. Disamping cara sederhana tersebut, tetdapat komunikasi dengan mediator yangtermasuk kelompok mediator kedua. I(elompok mediator kedua dalam komunikasi ditemukan pada sinapsis.Sinapsis kimiawi atttara neron tersebut ditemukan pada beberapa tempatdari sistem sanf pada sejumlah spesies, termasuk vefiebrata. Sinapsisfenis ini mempunyai keuntungan bahvza transmisi impuls tidak mengalamiketedambatan. Lagipula sinapsis kimiawi mempunyai fungsi beranekang m dengan betbagai kemungkinan kualitasnya. Jenis sinapsis kimiawi inimerupakan jenis sinapsis yang paling banyak diiump ai dalam komunikasi antarsel-sel saraf. Sinapsis merupakan penghubung komunikasi dengan cara salah

BIOLOGI SELsatu pihak menghasilkanbahan kimia dan pihak lain menerima sinyal tersebutdan dipisahkan dengan celah sebesar 20 nm. Stuktur detil akan dibahas dibawah ini. rt$:rqaxa* nersn A grclernburrg berisi *eurotran*ffiifiBr {n€,?r&ran pre sinap{ik cal*t* sir*xptlh mernbran pe*** - xlnaplik *dendrit Feren Gambar 10-13. Celah sinaptik berukuran 20 nm. Dasar mekanisme komunikasi kimiawi pada sinapsis tidak berbedadengan komunikasi antar sel melalui sitokin dan hormon yang larut dalamair.Pada kedua jenis komunikasi tersebut dimulai dengan pelepasan mediatormelalui eksositosis oleh sebuah sel sebagai sumber mediator yang bertindaksebagai Pembawa pesan peftama, kemudian mediator tersebut akan tenkatoleh reseptor yaflg tetdapat pada sebuah atau lebih sel sasaran. Pada s-inapsis,Pembawa pesan adalah neurotransmitter QrlT) yang setelah dilepaskan akanberdifusi dalam suatu matriks dalam celah yang lebarnyahanya beberapa nmsaja. Diseber^ngrry^ segera tetdapat reseptor pada membran sel sasaraflyang menangkap neutotransmitter. Dibandingkan dengan komunikasi sistemendokrin, jarakyang ditempuh oleh mediator hormon cukup jauh, sehinggapetiu diangkut darah sebelum dapat mencapai reseptor sel sasarannya.Walaupun terdapat perbedaan yara,k antara se1 penghasil mediator dansel sasarannya, namun hal tersebut bukanlah merupakan perbedaan yangmendasar. Bahkan kadang-kadang mediator yang sama dapat bertindaksebagai NT atau hormon, misalnya epinefrin dan angiotensin. I{edudukan

BAB 1o: INTERAKSI DAN KOMUNTKAST ANTARSEL sistem su,\"f d^n sistem endokrin tidak jauh berbeda, lebihlebih dengan diketemukannya beberapa jenis sel saraf tertentu yang dapat menghasilkan hormon. Dalam hal ini dlkatakan bahwa sel saraf mampu melangsungkan nerosekresi, dan mediato rnya dinamakan neurohormon. $(alaupun antara kedua sistem, yaitu sistem saraf dan sistem endokrin terdapat beberapa persamaan, nalnun tetdapatkekhasan dalam efek pesan yarrg dibawa oleh mediatotnya. Sinyal NT sebagai mediatot akan mengr.rbah membran sel sasarannya dalam kegiatan potensial, sehingga dalam sinapsis sinyal kimiawi harus diubah menjadi sinyal listrik. pelepasan NT pada ujung a-ron sebagai ujung presinapsis haruslah berkaitan dengan kedatangan impuls di daerah ujung axon tersebut. Selanjutnya NT yang dilepaskan akan tetikat oleh reseptor pada membran sel sasaran (dapat dendrit ataobad^n sel saraf) yang selanjutnya akan membangkitkan perubahan voltase pada membran post-sinapsis tersebut. Tergantung pada reseptor yang terdapat pada membran post_sinapsistersebut,.efek yang ditimbulkan oleh NT dapat berbeda. Efek dapat cepattimbul dan selintas atau lambat timbulnya dan daram tempo cukup lama.Apabila reseptor berperilaku seperti gerbang ion, maka NT akan membangkit-kan secara cepatdan selintas. Reseptor jenis tersebut ter dapatpadakebanyakansinapsis. Tetapi beberapa NT dapat bertindak sebagai hormon atau mediatorkimia setempat, sehingga mekanismenya melalui aktivasi adenililsiklas e yangmenghasilkan produksi cAMP yang bertindak sebagai pembawa pesan kedua(tecond nusenger). Sinapsis dapat bekerja dalam dua skala waktu yang berbeda, pada safitpihak sinapsis melangsungkan transmisi sinyal secara cepat, pad^ pihak lainsinapsis bertindak sebagai tempat sinyal listrik untuk memberikan perubahanperilaku saraf dalam waktu lama. Bahkan dtanggap bahwa perubahanyang bedangsung lama ini merupakan dasar selular dari proses berajar danmengingat-ingat dalam otak. Dalam kedua peristiwa tersebut gerbang salurandalam memb ran berp eran sangat besar. sinapsis yang merupakan perangkat untuk meneruskan impuls dari satusel ke sel lain dapat ditemui pada hubungafl artt^ra sel saraf dan sel sataf atauantara sel saraf dengan sel otot atau sel saraf dengan sel kelenjar. Hubungan

BIOLOGI SELantara sel saraf dan sel otot kerangka yang dinamakan\"nearomuscu/arjunction\",metupakan sinapsis yang pahng dipahami oleh para ah1i. Sedang salah satusebab kurangnya dipahami sinapsis pada jaingan saraf, karena sulitnya orangmelakukan percobaan-percobaan pada sebuah sinapsis saruf yang terdapatdalam simpang siurnya arryarr,ar' saraf dilam jaringan otak yang begitu padat. ujung serabut saraf neu rotransmitter dalam gelembung SINAPSIS TIDAK AKTIF celah sinaptik .. saluran gerbang NT sel sasaran pascasinaptik Gambar 1O-14. membran plasma Proses penyampaian sinyal pada sel sasaransinapsis. Setelah NT dilepas, reseptor berbentuk gerbang ion terbuka .4F*t{*, . \" (bawah) SINAPSIS AKI-IF Dalam suatu percobaan, sel otot kerangka vertebrata seperti halnya sel-sel saraf dapat dirangsang dengan listrik, sedang hubungan neromuskularmerupakan model yang telah terbukti sebagai sinapsis kimiawi padaumumnya. Setelah saraf motorik betsama dengan otot kerangk^ yangdipersarafi dibebaskan dariiaringan sekitarnya dan sementara itu selalu dijagakondisi faahnya, maka pada masing-masing sel otot dan sanf dapat dipasangmikroelektrode. Oleh karena sel otot lebih besar diameternya (100 mikron)maka dapat dipasang mikroelektrode intraselular, sedangkan pada saraf cukupdipasang ekstraselular. Cara-cara penelitian ini dilakukan sejak lebih dari 60tahun yang lalu. Sebenarnya 70 tahun yang lalu telah terungkap bahwa dengan

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELmemberikan rangs^ng rr Jistrik pada saraf motorik, pada uiung akhir saraf(axon) akan dilepaskan asetilkholin yang pada gilirannya mediator tetsebutakan merangsang otot kerangka untuk berkontraksi sebagai responnya. Bagatmana menjelaskan proses transmisi vang diawali dengan rangsanganlistrik (impuls) dan diakhiri dengan kontraksi otot atau terbangkitnya impulsbarupada membran sel saraf post-sinaptik tersebut? Rangsangan listdk melaluielektrode yang dipasang pada serabut sanf (axon) akan membangkitkan impulsyang merambat sepanfang axon sampai ke uiungnya. Perambatan impuls padaakson bedangsung dengan mekanisme pembukaan dan penutupan gerbangsaluran ion Na+ pada membran akson. Pada Gambar 10-1 5 dipaparkan p etialananperambatan impuls melalui akson: gambar akson dibawah setelah 1 milidetikkemudian impuls merambat. Impuls yang tiba pada ufung axon, yaitu tempatberadanya hubungan fleromuskular, akan membuka gerbang saluran ion Ca**yang diatur oleh perubahan voltase listdk. Dengan terbukanya gerbang saluran ionCa** tetsebut, masuklah ionCa** ke dalam uiung axon yang diikuti oleh pelepasanasetilkholin (neurolransruitte) dengan mekanisme eksositosis (Gambar 10-16).;:*.r,6,frr$lq ii tidak aktif buka tertutupAFlii:Elig!. polarisasi ulans depolarisasi::1ei$i8' s#Bli#.w$* polarisasj ulang depolarisasi Gambar 10-15. Mekanisme perambatan impuls pada membran akson A: pengamatan Pada saat t=0 B: pengamatan pada saat t=l milidetik

BIOLOGI SEL Cytoskeleton selubung mielin sitoplasma sel Schwann ce{ah sinaptik primer celah sinaptiksekunder inti sel otot mvo6brilMotor end prare yangmerupakan ,'\"ror,::,T:;t ;,Llt;*\"\" dan otot sketet (kiri). Membran otot skelet akan terbangkit impuls baru setelah menerima sinyal NT dari ujung akson (kanan). Pentingnya peran pemasukan ion Ca** dalam proses transmisi melaluisinapsis di ujung axon didukung oleh dua hasil pengamatan sebagai bukti,yaitu^. Apabila di sekitat sinapsis, tepatnya dekat ujung axon, tidak tersedia ion Ca*u, tidak akan tetjadi pelepasan neurotransmitter.b. Apabila ke dalam ujung axon disuntikkan ion Ca**,makaneurotransmitter akan dilepaskan walaupun tidak ada rangsangan listrik pada axon. Pembukaan gerbang saluran Ca** sebagai respons terhadap depolarisasimembran (dengan datangnya impuls) sangat mrrip dengan pembukaangerbang ion Na**. Antara kedua cara pembukaan tersebut terungkap adanyadua perbedaan penting, yaitu pcrtama: gerbang saluran untuk ion Ca**hanya khusus untuk Can*, tidak seperti gerbang lain dan kedua: terbukanyagerbang berlangsung selama ada depoladsasi, karena tidak segera diinaktivasi.Depolarisasi pada membran akson merupakan perubahan muatan listrik padakedua sisi permukaan membran yang mengakibatkan adanya impuls saraf.

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL Gerbang saluran ion Ca** pada kebanyakan axon terbatas keberadaannyapada membran presinapsis, walaupun kadang-kadang terdapat sangat sedikit.Nflalaupun ion Ca** yang masuk sangat sedikit namun mempunyai efek yangpenting. Pemasukan ion Ca** setelah terbukanya gerbang salutan disebabkanperbedaan kadar ion Ca** yangtajam antara kadar ekstraselulet (10 3 X! dankadat ion Ca** bebas dalam sitosol di ujung axon (10 7 A4). Dengan masuknyaion Ca** ke dalam sitosol tersebut akan mengakibatkan naiknya kadat ion Ca**,tetapi hanya bedangsung dalam waktu singkat. Ion Ca** bebas dengan cepatterikat oleh protein pengikat, diambil oleh gelembung-gelembung khususdan mitokhondria, sehinggakadar ion Ca**dalam sitosol menurun kembali.Pada saat kadar ion Ca** dalam sitosol ujung axon meningkat, gelembung-gelembung sinapsis yang berisi nearotransruitter dekat membran presinapsisakan menempel pada membrannya yar'g dilanjutkan dengan pelepasan isinyake dalam celah sinapsis. Jumlah gelembung yang melepaskan isinya semakinbertambah sejalan dengan meningkatnyakadar ion Ca**. I\ewrotransmifter (asetilkholin) yang benda dalam celah sinapsis akanb ertindak s ebagai Pembawa Pesan Pertam a y ang akan terikat oleh re s eptor yangberada pada membr^n pasc sinapsis (dalam hal hubungan neuromuskular:membrannya adalah membran otot atau sarkolema). Setelah teladt lkatanNT dengan reseptornya terjadilah depolarisasi membran yang (terbangkitperambatan impuls pada membran otot), bedanjut dengan terbangkitnyakontraksi otot sebagai respons atau terbangkitnya impuls barupada membranpascasinapsis. Dengan demikian membran pascasinapsis (post-sinapis) atausarkolema bertindak sebagai transduser yangakan mengubah sinyal kimiawi(neurotransmitter) menjadt sinyal listdk. Perubahan ini diraih melalui ikatangerbang saluran ion dengan nearotransmitter tersebut. Dengan terbukanyagerbang ion terjadilah petubahan kadar ion di luar dan di dalam membranpasca-sinapsis yang akan mengubah muatan J,istdk sebagai depoladsasi, yangbetakibat menjalatny a impuls. Jika sel pasca-sinapsis diatur secara ketat oleh pola sinyal yang dikrrim olehsel prasinapsis, eksitasi pasca-sinapsis pasti dihentikan apabtJa sel pre-sinapsistelah diam. Keadaan demikian dapat dtcapai pada hubungan neuromuskulardengan cara membersihkan celah sinapsis dari asetilkholin. Pembersihan

BIOLOGI SELasetilkholin dapat dilakukan melalui dua mekanisme: Pertama, asetilkholinmenyebat ke sekitamya dengan cara difusi secara cepat. I(edua, asetilkholindihidrolisis menjadi asetat dal1 kholin oleh enzim asetilkholin esterase dengancepat. F;nzim ini dihasilkan oleh sel otot.Jenis Neurotransmitter dan SinapsisHubungan neuromuskular merupakan model sinapsis kimiawi yar'gmempunyai aktivitas:1.. Pelepasan ldeurotransmilter dengan cara eksositosis melalui membran pre- sinapsis yang bedangsung setelah masuknya ion Ca**.2. Penyebaran Lleurotransznitter yaflg dilepaskan dalam celah sinapsis akan diikuti oleh pengikatan NT oleh reseptornya pada membran pascasinapsis.3. Pengakhiran transmisi berlangung cepatsetelah nearotrafiwitterdlbersihkan . dari celah sinapsis. Masih banyak lagi jenis nearotransmilter selain asetilkholin. Berdasarkanukuran molekul-nya, neurotransrnitter dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu:pertama molekul berukuran kecil seperti asetilkholin dan berbagai monoamindan asam amino tertentu dan kedua sebagai neropeptid. Pendapat lamamenyatakan bahvra setiap sel saraf melepaskan hanya satu jenis neurotransmilfersaja. Namun kini terdapat pandangan lain yang menimbulkan silang pendapat.Agaknya pada sejumlah sinapsis dapat dilepaskan sejenis neropeptid bersaman euro tran sn itte r lain. Perbedaan respons sel sasaran tidak semata-mata bergantung padaneurotransmilteryangakanmengikat reseptor pasca-sinapsisnya. Telah diketahuibahvza reseptor untuk asetilkholin pada membran otot kerangka merupakangerbang saluran kation sehingga asetilkholin akan menyebabkan depolarisasimembran sehingga tetbangkit impuls. Maka dikat akanbahwa reseptor tersebutmemperantarai suatu efek eksitasi, sehingga sinapsis jenis tersebut termasuksinapsis eksitasi. Beberapa reseptor lainnya, seperti misalnya untuk nearo-transmitter asam amino = \-aminobuflric acid (GABA), menyebabkan efekmenghambat dengan cara menstabilkan membran terhadap pengaruh eksitasi

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL[strik. Reseptor GABA seperti juga tesepto( untuk asetilkho]in merupakansaluran ion tetapi berbeda pilihan ion-nya. Reseptot GABA memperantaraigerbang saluran yanghanya dilalui oleh ion-ion negatif kecil, terutam a C\ , danbukan ion positif. I{adar ion Cl di luar membran jauh lebih tinggi daripada didalam membran, sehinggapada saat gerbang saluran tetbuka, maka masuknyaion Cl ke dalam sitosol akan menimbulkan hiperpolarisasi sehingga tidakmungkin teriadi depolarisasi. Sinapsis yang memiliki reseptor pasca-membrandemikian digolongkan dalam sinapsis penghambat. Pola mekanisme respons pasca-sinapsis selain dipenntarai oleh reseptoryang terikat dengan gerbang saluran ion, seperti dibahas di atas, dapat iugamelalui Pembawa Pesan I(edua cAMP. Cara tera}Jrjr ini misalnya bedakuuntuk reseptor neurotansnitter norepinephrin dan dopamine. Seperti padasistem endokrin, maka peningkatan cAMP katena adanya aktivitas enzimadenililsiklase akan menyebabkan aktivitas enzim kinase yaflg selaniutnyaterjadi rangkatan reakstyang berakhir dalam perubahan tingkah laku sel sasatansebagaimana dimaksud oleh pesan yang dibawa oleh hormon. Demikian puiahalnyapada sel pasca-sinapsis dapat timbul efek, baik bersifat eksitasi maupurlhambatan, seperti hilnya apablla mekanisme diperantarai oleh saluran ion.Sistem Pensinyalan BaruDalam akhir tahun 2004 oleh Roger A. Nicoll dinyatakan bahwa diduga adanyakemungkinan semacam komunikasi saraf ienis baru, dan para peneliti mulaimengerti fenomena ini. Mereka menyebut aktivitas baru tersebut sebagaiDSI (depolarirytion-indaced suppression of inhibition). Untuk berlangsungnya DSI,diduga adanya semacam pembawa pe san (messenger) yang berasal dari membransel pasca-sinapik (post slnaptic cell nenbrane) menuju ke arah ujung akson pre-sinaptik yang melepaskan neurotransmitter GABA sehingga menghentikanpelepasan GABA oleh ujung akson tersebut. Kejadian ini bertentangan atahdengan kejadian transmisi impuls yang biasa. Molekul apakah yang membav/apesan dalam DSI tersebut? Can penyampaian sinyal yang bedawanan arah atau retrograd tersebuttelah dikenal hanya pada saat perkembangan sistem saraf. Tetapi jika haltersebut melibatkan |ugapada interaksi sel-sel saraf dewasa, maka peristiwa

BIOLOGI SELtersebut merupakan penemuan yang menantang, karena hal itu menunjukkanbahwa proses lain dalam otak akan melibatkan transmisi retograd iu€la.Maka sangadah penting untuk mengerti sifat-sifat sistem pen-siny2l2n [21gtersebut.' Dalam tahun 2001, R.A. Nicoll dan R.I. Sililson dalam waktu bersamaan,tetapi bekerja secara terpisah, dan sebuah kelompok peneliti lain yang dipimpinoleh Masanobu l{ano dariJepang, melaporkan b ahsra endocannabinoid, mungkinberbentuk }AG (2-arachidonol,l glycerol) memenuhi secara tepat persy21212nuntuk \" mesrengey'' yang belum diketahui sebelumnya. E ndocannabinoid adalahmediator dalam otak yang mirip cannabinoid 1.ang terdapat dalam tumbuhanmarljuana @anja), walaupun sttuktur cannabinoid Deka-9-Tetrahldrocannabinol(THC) berbeda. Oleh dua kelompok peneliti tersebut ditemukan bahwasebuah obat yang menghambat reseptor cannabinoid pada sel pre-sinaptik,akan mencegah DSI, sedangkan obat tersebut mengaktitlan CB1 (cannabinoidreceptor) yang mirip dengan terjadinya DSI. I{emiripan Endocannabinoid danTHC, karena keduanya dapat mengaktitkan CB1. Penemuan ini didukungdari hasil penelitian pada mencit yang tidak memiliki CB1, yang tidak mampumenunjukkan fenomena DSI. Reseptor tersebut akan merespons terhadapendocannabinoid (cannabtnoid yang dihasilkan oleh jaringan otak), yang dilepasoleh sel pasca-sinaptik di sekitarn),a 0that gambat 10-16 dan 10-17). neuron pasca sinaptil Gambar 10-17.RETROGRADE SIGNALING (1 )

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL*ii1!{ *.qJJ*--**.**t-s*srr*B_iNeurontidak ExcirtsU neuron pasca sinaptikm€lepa5kan *gMlsinyal -,,-\":;li:::11\",*o o, Seidng denganberjalannya waktu, terbukti DSI mempunyai aspek pentingdari aktivitas otak. Adanya hambatan sementara, akan mendorong prosessuatu bentuk pembelajaran yang disebut\" /ong-terrt potentiation\" yang melibatkanadanya penyimpanan informasi dengan cara penguatan sinapsis. Penyimpanandan ttansfer informasi demikian lebih sering melibatkan kelompok kecilneuron daripada populasi besar neuron, apalag; endocannabinoid sangat cocokbekerja pada kelompok kecil neuron ini. Penemuan ini sangat bermanfaatuntuk pengembangan penelitian obat-obatan terhadap gejala kecemasan ataukelainan kejiwaan latnnya. Qihat Gambar 1.0-17 dan 10-18)Kesimpulan:sinyalan retrograd yang sebelumnya tidak diketahui sebagai bentukkomunikasi dalam otak.sebagai sel pre-sinaptik, tetapi endocannabinoid bekerja sebaliknya:reseptor pada sel pte-sinaptik.GABA dari ujung akson, jika GABA dari neuron pre-sinaptik menerpasel pasca-sinaptik pada saat yang sama sebagai sinyal eksitasi (sepetrdilakukan oleh NT glutamat), mencapai sel yang sama.pasca-sinaptik.

BIOLOGI SEL Tetapi jlka terjadt perubahan kadar ion Ca** dalam sel neuron pada sel pasca-sinaptik, produksi 2-AG, endocannabinoid yang dilepas akan mengalir kembali menuju reseptornya (CB1) yang terdapat pada neuron penghasil GABA. Proses terakhir ini disebut DSI (dEolaiqation-indwced suppression of inhibition) yangakan mencegah pelepasan GABA oleh ujung akson dan membiarkan sinyal eksitas i y ang akan mengaktifkan res eptor pada s el pas ca- sinaptik.3. Mediator melalui Peredaran Darah (Endokrin)Mediator yang bekerj a pada sistem endokrin disebut hormon. Berbedadengan sel saraf, setiap ienis sel endokdn dapat melepaskan berbagai jenishormon yang berbeda dan menunjukkan kekhasan respons tingkah laku selsas^t^nny^. Hal ini tergantung pada jenis hormonnya dan fungsi reseptor padasel sasarannya (Gambar 10-18). Sebenarnya reseptor untuk hormon-hormonprotein yangbetada pada membran sel sasaran betindak sebagai transduserdengan cata mengatur enzim atau pembukaan gerbang ion. (AI PENSINYALANENDOKRIN berbagai sel endokrin berbagai hormon peredaran darah berbagai sel sasaran Gambar 10-19.Komunikasi dengan mediator hormon

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL Sistem endokrin dipedukan untuk mengatur aktivitas berbagai jenis sel-sel sasaran yang berbeda dengan menggunakan betaneka rag m mediator(hormon) yang diangkut dalam darah dan masing-masing dengan c^t^ y^ngkhas. Pada pihak lain kecepatan, dan ketepatan penyampaian sinyal padasistem saraf terganrung banyak pada faktor-faktor anatomis. Berdasarkankelarutannya, hotmon dibedakan dalam hormon poJipeptid yang larut dalama:r, dan hormon steroid, yang udak larut dalam ir. Perbedaan kelarutan inimenenflrkan dalam proses penyampaian pesan kepada sel sasarannya. Olehkarena hormon polipeptid tidak dapat melintasi membran sel sasaran, makadiperlukan reseptor khusus pada permukaan sel agar pes^n yang dibawadapat sampai pada sasarannya. Sebaliknya hormon steroid tidak memedukanreseptor pada membran sel, melainkan ditempatkan dalam sitoplasma.Hormon Polipeptid atau PtoteinKalau hormon polipeptid merupakan pembawa pesan pertama (f,rst mesrcnge),maka setelah te{adi ikatan antara molekul hormon dan reseptor pada membransel, pesan tersebut diteruskan melalui pembawa pesan kedua (second musenger).Pembawa pesan kedua ini bekerja dalam sel yang akan mengubah tingkahlakunya sebagai respons sel sasaran. Misalnya hormon TSH (t@roid stimulatinghormone) yang dihasilkan oleh kelenjat hipofise akan mengubah sasarannya(sel kelenjar tiroid) untuk menghasilkan hormon tiroid. Tentu saja hormontiroid itu mempunyai sel sasarannya sendiri. Demikian pula epinefrin sebagaihotmon ^t^D ne/lrltransmitfer setelah mengikat reseptornya pada membran selotot kerangka dapat mengubah tingkah lakunya dalam bentuk mendorongpemecahan glikogen dan menghambat sintesis gJikogen. Terdapat iga cara umum agar reseptor pada membran sel sasaran dapatmembangkitkan sinyal intraselular @embawa pesan kedua).1) Reseptor permukaan akan membuka atau menutup pintu gerbang ion dalam membran sel. Proses ini akan membangkitkan sinyal inttaselular melalui d:ua cara. a. Menyebabkan pemasukan ion sekelumit dan selintas yang akan mengubah voltase kedua sisi membtan. b. Menyebabkan pemasukan ion dalam jumlah besar ke dalam sitosol

BIOLOGI sEL y p giJirannya akan terjadi re spons intras elular. ^ng ^d^ Dalam kasus ini ion Ca** bertindak sebagai pembawa pesan kedua.2) Reseptor yang terkait protein G.3) Reseptor terkait enzim pada membran sel sasaran akan menanggapi dengan cara dtaktlasi ataupun dihambat aktivitas enzim tersebut. Enztm yang berperan dalam proses ini, yaitu adenilil siklase yang mengubah ATP menjadi cAMP (qclic AMP). Pada kasus litn enzim pada membran akan mengaktifkan kinase yang akan menyebabkan fosforilasi protein dalam sel. Misalnya F,GF (epidermal growthfactor) terlkat oleh reseptornya (kebetulan kinase protein) akan memindahkan gugus fosfat dari ATP ke gugus tirosin pada protein dalam sel. Dalam hal ini ATP berindak sebagai sumber pembawa pesan kedua. .A} RESEPTORTERKAIT GERBANGTOL r r' _:::-- i**g-+]^F--+r,*q*-#€hiS! RESEPTOR TERKAIT PROTEIN-G ' ti{laftd enzim atau teraktifkan gerbang ionIfi RESEPTORTERKAITENZIMdomain domainkatalitik katalitikinaktif aktif Gambar 10-20. Tiga jenis reseptor sinyal dalam komunikasi

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL rnoltskul sinyal iligan)slklaseAKTIVASI$'KLASE PEMBUI<AA.N'1QERBANG AilENIL,qT SALURAN Car+ Dua mekanisme o\"\"u.rollTf,lt llr\"'Ji\"n diterima oreh reseptor. 1) mengaktifkan enzim (adenilil siklase adenilat) dan 2) membuka gerbang ion (Ca..) Namun masih ada mekanisme lain untuk menyampaikan pesan tanpamemedukan pembawa pesan kedua. Mekanisme yang drgunakan bedangsungsebagai berikut: setelah tetjadi lkatan antara reseptor dan hotmon protein,terjadi proses endositosis oleh sel sasaran tersebut, namun untuk meneruskanpesannya terdapat mekanisme khusus agar hormon yang tedepas dadgelembung endosom dapat masuk ke dalam sitosol.Hormon SteroidSemua hormon stetoid disintesis dari kolestetol. Molekul hormon steroid selainbersifat hidrofobik biasanya mempunyai BM sangat rendah, yaitu sekitar 300dalton, sehingga untuk melintasi membran sel sasarannya hanya dengan caradifusi sederhana saja. setelah sampai di dalam sel, setiap jenis hormon steroidakan terikat erat - tetapi revetsibel - dengan protein reseptornya. Tedkatnyaptotein reseptor dengan hormon tersebut menyebabkan perubahan alostedkdalam konformasinya sehingga meningkatkan kemampuannya mengikatDNA. I{arena ikatan teseptor-hormon dapat melalui lubang-lubang pada

BIOLOGI SELselubung inti, maka peningkatan afrritas kepada DNA menyebabka n tetladtnyatimbunan kompleks reseptor-hormon dalam inti (Gambar 10-22). Untukhormon.tiroid yang iuga bersifat hidrofobik, terdapat sedikit perbedaan dalampenyampaian pesan. Reseptor hormon tiroid tidak terdapat dalam sitoplasmasel sasarannya, melainkan terdapat dalam intinya, sehingga ikatan hormondengan reseptornya bedangsung dalam inti. lrhorrfiqn stErsad res*f,or dalarn sitoPlesrna untulq homton sler*id lKATAti I-iORMON MEI\"IGUBAH XONFfiRMASI RESEPTOR KOMFLEKS HORMSN-RESEPTOR Mf NGll{AT KHROMATIf{ np\"LAfi,l li',lTl Gambar 10-22. Komunikasi dengan hormon steroid memerlukan reseptor intraselular Sebuah sel sasaran yang khas memiliki reseptor stetoid seiumlah 10'000molekul yang masing-masing akan terikat oleh hormonnya. Apabila kadarhotmon cukup ,i.ggt, maka sebagian besar reseptornya akan terikat, tetapisebaliknya apabtla kadarnya meriurun teriadilah perubahan keseimbang-an sehingga molekul feseptof yang bebas akan kembali diintetnalisasi kesitoplasma selnya. Reseptor yang terikat oleh hormonnya akan mengatur transkripsi DNApada gena tertennr agar dimulai petubahan perilaku sel sesuai denganpesannya. Pengaruh pesan hormon tidak selalu langsungkarena biasanya

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELdalam sel sas^r^rt hanya sedikit gena yang dapat dipengaruhi langsung olehhotmon steroid. Pada banyak kasus, respons terhadap hormon steroidberlangsung dalam 2 tahap. Induksi langsung untuk transkripsi beberapagena khusus dinamakan resporr primer. Hasil transkripsi ini dan translasi- y^ng berbentuk protein - pada giJirannya akan mengaktifkan gena-genlain sehingga bedangsunglah respons sekunder yang Iebih lambat. Responssekunder ini merupakan amplifikasi dari efek hormon yang semula. Respons terhadap hormon steroid, seperti respons terhadap hormon padaumumnya, sangat ditentukan oleh jenis sel sasatannya dan hormonnya sendiri.Pada dasarny^, pefig m^tan ini mempunyai dua kemungkinan penjelasannya.Pertama: Sel-sel yang berbeda memiliki reseptor yang berbeda untuk hormonyang berbeda. Kedua: Reseptor pada sel sasaran tidak berbeda, flamtln geflayang diaktivasi oleh kompleks hormon-reseptor berbeda, sehingga responsnyaberbeda pula. Bukti-bukti yang dipetoleh para peneliti lebih mendukungkemungkinan kedua. Hal ini berarn bahwa khromatin dari setiap jenis seldisusun demikian rupa sehingga menampilkan gefla yang cocok untuk diaturoleh kompleks reseptor-hormon.Penyampaian Sinyal oleh Pembawa Pesan Kedua (secondmessenger)Komunikasi yang menggunakan sinyal yang dibawa oleh mediator (frstrnessenge) yang bersifat hidrofilik tidak dapat mencapai substansi genetik, makamediator hanya dapat mencapai reseptor pada permukaan sel. Sinyal yangbedangsung melalui pengiriman mediator yang diterima oleh reseptor padapermukaan membran sel, belum dapat mengubah perilaku (metabolisme,pembelahan sel dan lainJainnya) sel sasatan seperti yang diharapkan oleh selpengirim sinyal tersebut. Untuk dapat mengubah perilaku sel sasaran, sinyalharus dapat mencapai substansi genetik agar menjadi aktif. Untuk meneruskansinyal pertama sampat dapat mencapai teladtnya aktivasi substansi genetikdipedukan proses-proses selanjutnya, termasuk pelibatan pembawa pesankedua atau second metsenger. Untuk melanjutkan sinyal tersebut bedangsung rangkaian proses. Salahsatu proses dalam rangkaian tersebut berupa aktivasi enzim adenilil siklase.

BIOLOGI SELTetapi reseptor yang diaktivasi oleh adanya ikatan dengan hormonnya tidaklangsung mengaktivasi adenil-il siklase. Untuk mengaktifkan adenilil siklasediperlukan protein lain pada membran. Protein tersebut adalah Protein Gatau \"GTP bindingprotein\",yang metupakan protein pengikat GTP @aanosinetriphospbat). Protein G yang berada pada permukaan dalam sel, terdiri atas 3sub unit, yaitu sub unit o (paling besar), p, dutr 1,. Dalam keadaan istirahat Protein G mengikat GDP @uanosine dtphosphate)melalur sub unit cr di permukaan-dalam membran sel. Apabila hormonmengikat reseptor yang dapat mengaktifkannya, maka Protein G bergesermendekat kedudukan reseptor sehingga terjadi ikatan dengan bagian dalamreseptor. Intetaksi ini menyebabkan Ptotein G melepaskan GDP dan digantioleh molekul GTP @aanosine tnphosphat) yang lebih banyak terdapat dalamsitoplasma. Ikatan GTP ini mengaktivasi sub unit cr dari protein G. Sub unitc[ yang aktif tersebut melepaskan diri dari sub unit yang lain dan berpindahuntuk berikatan dengan sebuah efektor (dalam hal ini adalah adenill siklase)yang juga betada dalam membran sel. Biasanya sesudah beberapa detik subunit ct menghidrolisis GTP menjadi GDP dengan katalisator enzim GTP-ase. Sub unit yang sekarang terikat oleh GDP menjadi inaktif kembali danakan melepaskan diri dari efektot (adeniJil siklase) untuk bergabung kembahdengan sub unit yanglain. Adenilil siklase yang telah diakufkan akan mengubahATP dalam sitoplasma menjadi cAMP yang dalam hal ini bertindak sebagaipembawa pesan kedua. cAMP sebagai mediator intraselular mengatur reaksi-reaksi dalam sel-selprokatiotik dan ekadotik. \Talaupun demikian cAMP tidak dipedukan dalamproses pembelahan sel. Mediator tersebut berefek pada sel-sel hewan melaluiaktivasi enzim yaflg terdapat dalam sitoplasma yang disebut \"cAMP dependentprotein kinase\", artinya aktivasi enzim kinase yang tergantung pada cAMP.Enzirn kinase ini metupakan katalisator dalam pemindahan gugus fosfat dariATP ke protein lain pada gugus serin atau treonin-nya. Akibatnya protein yangbaru mengalami fosfodlasi ini akan menjadi aktif. Aktivasi sebuah ptoteinbiasanya setelah menerima gugus fosfat dengan katalisator kinase protein.Dalam sel terdapat begitu banyak enzim kinase, namun hanya sebagian kecilyang dapat diaktifkan oleh cAMP. Sebagian kinase iain diaktifkan oleh ionCa** ataucGMP.

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL Setelah mendapatkan isvarat/pesan melalui hotmon, perubahan ungkahlaku sel tergantung pada kegiatan setelah terjadi aktivasi protein G yangdiikuti dengan rangkaian reaksi fosforilasi yang berbentuk kaskade danberakhit dengan perubahan tingkah laku sel sesuai dengan pesan hormonyang bersangkutan. Misalnya otot kerangka mendapat rangsangan hotmonepineftin akan menyebabkan rangkaian reaksi yang berakhit denganpemecahan glikogen Iang diikuti glikolisis. E,fek protein G dapat berbeda dengan y^ng telah dibahas di atas. ^paSebagai contoh dapat diambil ptoses kontraksi otot jantung: serabut-serabutotot jantung yang mendapat sinyal norepinefrin melalui reseptornya, setelahmelampaui rangkaian reaksi vang melibatkan ptotein G, adenilil siklase, cAMP,kinase, akan terjadi kontraksi otot jantung. Namun apabila hormon asetilkholinyang membawa pesan pertama, akan teladi sebaliknya, yaitu hambatankontraksi otot. Pada proses tetakhir ini, asetilkholin akan mengaktifkanreseptor yang sama (reseptor untuk norepinefrin) dan melibatkanlug proteinG. Dalam hal ini yang menentukan efek tethadap pedlaku se1, y2i1s; proteinefektornya, apabtla reseptornya sama. Efektor dalam membran sel selainadenilil siklase dapat berbentuk fosfolipase C, saluran untuk I{*, saluran untukCa** dan cAMP fosfodiesterase. I{embal,i pada masalah hambatan kontraksi otot oleh rangsanganasetilkholin, pelepasan sub unit o yang aktif dari Protein G oleh GTP, subunit cX' akan bergeser mendekati saluran untuk ion I{* sehingga saluranyang semula tertutup akan menjadi terbuka untuk mengalirkan ion I{* yangmengakibatkan hambatan kontraksi otot jantung. Hambatan kontraksi inite\adi pula oleh bersatunya kembali sub unit c[, dengan sub unit lain sehinggatidak terjadi aktivasi adenilil siklase sebagai efektor lain (Gambar 10-23).Ion Ca** sebagai 2\"d MessengetTerdapat bukti-bukti kuat bahwa ion Can* sebagaimana cAMP, merupakanregulator inttaselular sehingga disebut pula sebagai pembawa pesankedta (2'dmessenger) untuk moiekul sinyal tertentu. Jelaslah bahwa ion Can* mempunyaiperan begitu penting dalam meneruskan sinyal, karena ion ini tedibat padaberaneka r^garr' proses seperti pengaturan kontraksi otot, sekresi hormon,

BIOLOGI SELenzim pencerna n dan pelepasan nerltranslnitter, pengangkutan g ram dan auuntuk melintasi epitel usus dan pengaturan metabolisme glikogen dalam hati.l. Dalam keadaan istirahat protein 2. Apabila Pembawa pesan pertama (hormon atau ligan G (subunit c, B, dan y), terikat lain), menyebabkan pertukaran oleh GDP dan tidak berkontak GDP menjadi GTP yang mengaktifkan protein G. dengan reseptor.wF*Fw -$3. Protein G terurai yang disusul oleh 4. Setelah beberapa detik,subunit berdifusinya subunit yang terikat GTP sepanjang membran sel mengubah GTP menjadi GDP. sampai mengikat efektor. Dengan Hal ini diikuti oleh bersatunya terikatnya efektor oleh subunit seluruh subunit Protein G maka efektor menjadi aktif. kembali.Gambar 1O-23. Mekanisme kerja protein G dalam mengatu r efektor (adenylil cyclase) I{alau kalsifikasi pada tulang dan gigi melibatkan penimbunan ga:lrrmk^pvrdalam jumlah sangat besar, maka dalam melaksanakan fungsi sebagai pembawapesan intraselular justru melibatkan arus ion Ca** dafam kadar sangat rendah.Jika sitoplasma dalam keadaan kadar tinggi, ion Ca** bahkan akan metusak sel.

BAB 1o: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL Sebuah sel memiliki seperangkat mekanisme untuk mengatur kadat ionCa** dalam sel. Mekanisme tefsebut terutama bekefia untuk mengatur gerakanion Ca** melewati tiga membran,yittu membrafl plasma yang membatasi sel'membfan mitokhondria sebelah dalam dan membran yang membatasi fuanganuntuk persedi^anion Ca*n. Ion Ca** disimpan dalam sarcoplasmic reticwlunyangterdapat dalam sel otot atau dalam kalsisom yarlg terdapat dalam sel-sel yangbukan otot. Walaupun kadat Cant dalam sel tetap, namufl arus Can* yangmelintasi membrafl plasma tidak tetap. ICni telah menjadi lebih ielas bahwa perputaran ion Ca** melewatimembran plasma merupakan bagan dari nngkaian proses yang dipedukanuntuk membangkitkan respons yang terpelihara oleh sel terhadap rangs^ngandari sekitarnya. Respons yang terpelihara tersebut pedu, seperti misalnya dalambentuk sekresi insulin, atau kontfaksi otot polos yang tefus-menefus dalamdinding pembuluh danh. Peranaai respons tersebut sangat berbeda dengankontraksi otot kerangka yaflgmerupakan respons yang bersifat sekeiap' Kepekaan sebuah sel terhadap perubahan sangat kecil dari kadar ion Ca**mencerminkan begitu rendahnya kadar ion Ca** dalam sel (10 7N4)' Biasanyakadar ion Ca** di sekitar sel 10.000 lebih besar daipada di dalam sel. Untukmempertahankan petbedaankadar ion Ca** di dalam dan di luar tetsebut,membran plasma mengandalkan dua'hal, yaitu permeabilitas yang rendahuntuk ion Ca** dan \"pompa\" yang mendorong ke luar sel ion Ca** tetsebut.Pandangan lama terhadap kalsium sebagai pembawa pesan intraseluletmenyatakan bahwa kalsium berpengatuh langsung. Pandangan tersebutmenganggap bahsraapabrlaada rangsangan hormon neilrltransnitterteriadlah ^t^ukenaikan kadar ion Ca** dalarrt sitosol. Kenaikan kadar ion Ca** tersebutkarcnaterbukanya pintu gerbang ion Ca** pada membran plasma atau pelepasan ionCa** dai ruang sarcopLtsnic reticalam otot atau dari kalsisom. Kenaikan kadat ionCa** dalam sitosol akan menyebabkanteriadtnyaikatan ion Ca** dengan proteindalam sitosol, misalnya dengan kalmoduiin. Senyawa kalsium protein tetsebutkemudian berinteraksi dengan protein-protein lain untuk mengubah fungsinya.Apabila kadar ion Ca** turun kembali, maka ion Ca** akan melepaskan diri dariprotein reseptor ftalmodulin) sehingga keadaankembali ke sistem semula. Peristiwa yang diuraikan di atas tefsebut sebenarnya bedaku pada peristiwafespons sel yang selintas, seperti misalnya kontraksinya otot kerangka dan

BIOLOGI sEL jantung dan sekresi nearotransmitteroleh ujung-ujung axon. Pada setiap peristiwatersebut, kenaikan kadar ion ca** dalam sitosol akan mengawali respons danpenurunan kadar ion Ca** akan mengakhiri respons. Dari percobaan kolompok I{ojima yang memberikan rangsangan kepadasel-sel kelenjar adrenal dengan angiotensin II, terungkaplah bahwa selainterjadi peningkatan ca++ selintas dalam sitosol juga terjadi peningkatan arusion Ca** ke dalam sel yang berlanjut. Penemuan ini memberikan petunjukbahwa sebenarnya tetjadi peningkatan arus keluar-masuk (perputaran) ionCa** melintasi membran plasma. Setelah diungkapkan adanya peningkatan arus perputaran ion Ca** danmekanisme yang mendasarl, maka Rasmussen dan kawan-kawannya menjajagiapakah justru peningkatan arus perpuratan iu sendiri yang bertindak sebagarPembawa pesan selama respons sel yang berlanjut. Hal ini didasarkan padakenyataan bahwa peraflgsangan sel-sel kelenj ar adrend. dengan angiotensin IImembangkitkan respons sekresi aldosteron yang bedanjut. Dugaan Rasmussendidasarkan pada kenyataan bahwa terjadi peningkatan perputaran arus ion ca**tetapi bukan meningkatkan kadar ion ca** dalam sitosol, melainkan terjadikenaikan kadar ion Ca** di daerah di bawah membran sel (sub-membran). Ternyata peningkatan perputaran ion Ca** pada membran bukan satu-satunya persy^rat^n untuk terjadinya respons yang bedanjuq meiainkan masihdiperlukan adanya \"transdacef' pada membran untuk \"membaca\" pesan ionca**. Kini transduser tersebut telah dapat diidennfikasi, dan salah satunya adarahkinase protein C (PKC) yang keben:lan sama dengan enztn yang mengarurpemompaafl ion Ca**. I{enaikan kadar ion Ca** di bawah membtan sel akanmengaktifkan PI{C yang sela'njutny^terjadtnngkuanreaksi (kaskade) fosforilasiberbagai protein yang berakhir dengan respons (sekresi) yang bedanjut.

BAB 1o: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL fr^ o{d)_'i}l{,a*r1*.-.!t,ol |* Jl flr UtofsoedfgfF:e$$ o-o ov FOSFORILASIFosrcRkA$lPROT*lt'i iArus perputaran ion ca**. setetah oteh adanya petepasan ca** darikalsiosom yang mengakibatkan P^K\"Crr(:p;rlo:t:e;1in*kti-n,a':s;eeCp)tboerr,kaitan dengan membran sel. Padasirirannya arus perputaran .r;:;ili:n1?J:',\"1ff: kaskade rosrorirasi protein'\"\" i:iJ\"micu Dalam peristiwa sekresi aldosteron oleh sel-sel kelenjat adrenal seteiahmendapatkan rangsangan hormon angiotensin II, terjadilah dua pedstiwayang bertahap. Tahap pert^rn terjadi peningkatan kadar ion Cau* selintas(berasal dari kalsisom) yang akan mengaktitkan kinase untuk mengawalirespons (sekresi aldosteron); kemudian disusul dengan tahap kedua yangmelibatkan peningkatan kadar ion Ca** di bawah membran sel (peningkatanperputaran arus ion Ca**) yang berlanjut dan aktivasi PKC sehingga berakhirs ebagai resp ons (s ekre si) b erlani ut. (G amb ar1 0 -24) .Hubungan cAMP dan Ion Ca**I{alau pendapat terdahulu yakin bahwa cAMP dan ion Ca** yang bertindaksebagai Pembawa pesan kedua metupakan molekul yang bekerja terpisah,maka kini banyak pakar berpendapatbahwa kedua molekul tetsebut bekerjasama dalam mengatur tingkah laku sel.

BIOLOGI sELKerjasama tersebut, misalnya dalam bentuk:1) cAMP dapat mengatur tingkat perputaran arus ion Ca** melintas membran dan sebaLiknya ion Ca\" dapat mengarur enzim-enzim yang medgatur sintesis dan perusakan cAMP.2) Sebuah hormonyangmerangsang sebuah sel, dapat sekaligus meningkatkan pemasukan ion Ca** dan produksi cAMP.3) Aktivitas enzim kinase diatut baik oleh cAMP ataupun oleh Ca**.Sinyal dan Tangg^pan Sel SasaranSetiap sel telah diprogramkan untuk menanggapi terhadap seperangkat molekulyang membawa sinyal yang khas. Setiap jenis sel dalam organisme multiselulatdihadapkan kepada sejumlah molekul sinyal yang berlainan-mungkinberatus-ratus-dari lingkungannya. Sinyal-sinyal ini dapat berupa larutan,atau teirkat pada matrlks ekstraselul^r, ^tau terikat pada sel-sel sekelilingnya,dan sinyal-sinyal tersebut dapat bertindak dalam ribuan kemungkinankombinasi. Sel yang mendapatkan sinyal tersebut harus menanggapi secaraselektif, mengingat akan ciri kekhasannya sendiri yang telah diperoleh selamaperkembangannyamenjadi sel yang tetdifirensiasi. Maka sel tetsebut mungkindiprogramkan untuk menanggapi sin1,2l 6^1^- bentuk diferensiasi, ataumenanggapi terhadap seperangkat sinyal lain dalam bentuk proliferasi, atauterhadap seperangkat sinyal lain dalam bentuk beberapa fungsi khusus.

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL (A) otot skelet il* .r.;.Jtvt.rlr,rlrrrrt {J Jt /A't\ '-€l i1 t-='tu \\rtf f \*' KONTRAKSI (B) sel otot jantung tifr#1l&1 ** t.I1J X\"t%4J RELAKSASIO ASETIKOLIN **{ffi(C) sel-sel sekekretori **f -** - ---?\".1;-{} . I€,, t.. __ -'\".{-_':;.-.}*9-,\"j,'/-_ ' SEKRESI Gambar 10-25. (D) asetilkolin (- I I t liMediator sama (asetilkolin) {} }-*a t l,-(.-}l,--r\d'*-{'l dengan reseptor berbeda llrf . *.-{'--l{llmemberikan efek berbeda I { lt1 Sel yang berbeda jenisnya dapat memberikan t^ngg p^rrberbeda terhadapsinyal kimiawi yang bedainan. Cara khusus sebuah sel bereaksi tethadapJingkungannya dapat bermacam-macam; petbedaan bentuk t^nggapannyadidasarkan pada:a) seperangkat protein reseptor yang dimiliki sel yang diselaraskan untuk mendeteksi sinyal yang diterimanyab) perangkat mekanisme yang ada dalam sel untuk mengintegrasikan dan menginterpretasikan informasi yang dtterimany a.

BIOLOGI SEL Nlaka sebuah molekul vang bertindak sebagai sinyal seringkali memiliklefek-efek yang berbeda pada berbagai sel sasaran yang bedainan. N{isalnyaasetilkolin dapat merangsang kontraksi sel otot kerangka, tetapi akanmengutangi kekuatan dan frekuensi kontraksi otot jantung, atau meraflgsangsekresi sebuah sel kelenjar. Hal ini disebabkan karena protein reseptor padaotot kerangka berbeda dengan yang ada pada otot jantung. Tetapi penjelasanadanya perbedaan efek tidak selalu disebabkan oleh perbedaan reseptor.Dalam kebanyakan kasus, molekul sinyal yang sama mengikat molekulreseptor yang identik, bahkan dapat memberikan tanggapafl yang sangatberlainan dari sel sasaran yang betbeda jenisnya. Hal ini mencerminkanadanyafaktor mekanisme perangkat yang terdapat dalam sel ikut menentukan bentuktanggapannya (Gambar 10-25). Lagipula kebanyakan sel dalam hewan tingkat tinggi-tetmasuk62n1a5i2-diprogramkan untuk bergantung pada sepetangkat sinyal multipelkhas (pada Gambar 10-26 sebagaianakpanah berwarna hijau) yang ditanggapidalam bentuk kemampuan bertahan htdup (saruiaall. Di samping sinyaltersebut masih dibutuhkan sinyal-srnyal larn untuk mewujudkan pedlakusel (Pada Gambar 10-26 sebagai anak panah berwarna merah). Sinyal-sinyalyang berbentuk molekul tersebut dikirimkan oleh se1 lain sebagai sumbernyadan sinyal tersebut akan diterima oleh molekul protein reseptor sel sasaran.Apabila sel yang dimaksud kehilangan sinyal yang dipedukan tersebut, makaprogram bunuh diri akan diaktifkan sehingga sel bersangkutan akari mati(apoptosts). Jenis-jenis sel yang bedainan membutuhkan seperangkat sinyaluntuk ketahanan hidup yang berbeda, maka sel-sel tersebut hanya dapatbertahan hidup hanya terhadap lingkungan dalam tubuh tertentu. Oleh karena molekul-molekul sinyal pada umumnya bertindak dalamsebuah kombinasi khas, maka seoraflg manusia/seekor hewan dapatmengatur petilaku sel-seJnya dalam can sangat khusus yang tidak tedalubanyak jumJahnya molekul: berarus sinyal tersebut dapat dipakai dalam jutaankombinasi.

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL *KEMATIAN fi TERPROGRAMiffii i {&iii HIDUP t't, tt'=o : PROLTFERASI * ..#' E {ffi.]i *':' -' -'-.ri::::*-*'-''':- -..-.-*-,--- i&.,-.-.-..-.- tt...-*....\" ,. '..,f I l DGambar 1 0-26. Efek sinyal terhadap sel sasaranKEMATIAN SELPada manusia, seperti juga pada otganisme multiselulat lainnrta, kecepatanproliferasi sel dan kematian sel akan menentukan jumlah sel yang bertahanhidup. Adanva abnorma)ttas salah satu proses tetsebut dapat menyebabkangangguan pada akumulasi sel (mrsalnya: hiperplasia, kanker, penyakit autoimun)atau gangguan dalam bentuk kehilangan sel (atrofi, peny2[i1 degeneratif,penyakit AIDS, kerusakan iskemik). Maka keseimbangan antara produksi seldan kematian se1 (homeostsis) perlu dikendalikan secara cermat. I{ematian sel dapat tetjadi karena ketusakan se1 secara akut (nekrosis) telah diprogramkan secara internal (apoptosis). Kematian oleh penyebab^t^L:Lyang betbeda tersebut betlangsung melalui mekanisme yang betbeda pula.NekrosisNekrosis merupakan proses kematian sel yang patologik yang dapatmenimbulkan peradangan. Nektosis dapat disebabkan oleh mikroorganisme,virus, bahan kimia dan agen-agen lain 1,ang dapat merusak jaringan ftipotermia,hipoksia, radiasi, pH rendah, trauma). Sebagai akibat dari kerusakan membtan

BIOLOGI SELsel, teriadilah influx it dan ion-ion dad celah ekstraselular. I(ejadian ini berlanjut dengan pelepasan kandungan sitoplasma, termasuk enzim-enzim dalam lisosom ke dalam celah ekstraselular. Sel yang mengalami nekrosis akan membengkak, organelanya membesaryang berakhir dengan \"peletupan\" yang dibarengi dengan pelepasan isinyakedalam celah ekstraselular. Sel makrofag yangakan memfagositosis serpihan sel nekrosis melepaskan molekul-molekul mediatot y^ngmenimbulkan reaksiperadangan.ApoptosisApoptosis untuk pertamakahnya diungkapkan ketika para peneliti mengamatiembrio yang sedang berkembang. Apoptosis atau kematian sel yangterprogram sangat dipedukan dalam proses perkembangan embrio sebagaiproses esensial dalam merapikan bentuk organ atau tubuh yang sedangberkembang (morfogenesis). PenyeJidik-penyelidik selanf utnya menemukanfenomena apoptosis bedangsung luga dalam tubuh organisme dewasa yangnormal. Apoptosis merupakan kematian sel yang bedangsung dalam kondisifisiologik normal. Pada saat perkembangan Limfosit T dalam kelenjar timusbanyak terjadi peristiwa apoptosis. Dalam peristiwa apoptosis, sel merupakanpelaku aktif, sedang dalam nekrosis sel merupakan pelaku pasif. Apoptosis diaktivasi oleh berbagai macam sinyal, baik ekstrinsik maupunintrinsik. Selain adanya berbagai mekanisme aktivasi tersebut, apoptosisdikendalikan oleh rangsangan eksternal dan internal pula. Beberap^ m^c mfaktor eksternal untuk aktivasi apoptosis, misalnya oleh TNF (tanor necrosisfactor) melalui reseptornya yangakan memicu apoptosis melalui aktivasi reaksikaskade kaspase. I(ejadian ini menyebabkan orang mengenal reseptor TNFsebagai \"reseptor kematran\". Faktor ekstrinsik lain, misal-nya TransformingCrowth Factor p GGF-p), neurotransmitter tertentu, radtkal bebas, sinar UVdan radiasi ionisasi. Sedang faktor intrinsik dapat disebut produk onkognena(rytc dan relS, supresor tumor (p53) dan antimetabolit penghambat nutrien.Lintasan proses apoptosis juga diaktivasi oleh peristiwa-peristiwa yangmendorong teriadrnya kerusakan proses mitosis, misalnya tidak berfungsinyapengendalian pada titik-titik pemeriksaan (chuk poin{ kerusakan DNA khusus

BAB 1o: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELdalam siklus pembelahan sel. I{erusakan proses mitosis dibarengi dengankondensasi khromatin, pelepasan sitokrom c mitokhondda, aktivasi kaskadekaspase dan fragmentasi DNA. Apoptosis iuga dapat dihambat oleh sinyal-sinyal dari sel-sel lain danJingkungan sekitarnya dengan pef^fltar ^tr faktor ketahanan hidup (saruiualfactor). Faktor-faktor tersebut meliputi GF @rowth factor),hormon (estrogendan androgen), asam amino neftal, Zn, dan interaksi dengan protein matriksekstraselular. Beberapa protein selular dan virus dapat bertindak sebagaipenghambat kaspase, misalnya neuronal apoptosis inhibitorl protez.a QJAIP) yangdikandung sel neuron dengan maksud ^gar d^p^t melindungi sel-sel sarafdari apoptosis dini. Tetapi fungsi pengendalian yang paling penting dalamapoptosis dilakukan secara internal oleh keluarga protein Bc/-2. Anggotakeluarga protein ini terdiri dari anggota anti-apoptosis dan anggota pro-apoptosis, yang menentukan hidup atau mattnya sebuah sel' Protein-proteintersebut saling berinteraksi untuk mengh^mb^t atau mendorong aktivitasmereka sendiri dengan can bekeria pada aktivasi ahran hilir dari langkah-langkah eksekusi apoptosis yangberagam. Mereka iuga bekeria tidak salingbergantung pada mitokhondria dalam mengatur pelepasan sitokron c, yangmerupakan agen paling poten dalam menginduksi apoptosis. Ciri-ciri morfologik dan biokimiawi yang ditampilkan oleh sel yangmengalami apoptosis yairu:Fragmentasi DNA yang bedangsung dalam inti merupakan keiadianyang tidak dapat dicegah atau dihentikan, katena merupakan akibat dadaktivasi endonuklease DNA yang bergantung padaCau* dan Mg**. Ensimtersebut secara selektif memecah DNA membentuk fragmen kecil-kecilokgonucleotom. I{hromatin inti kemudian beragtegasi menyebabkan intiterpecah-pecah menjadi partikel kecil yang dibatasi oleh selubung inti.Pengecilan volume sel disebabkan oleh pengketutan sitoplasma. ljnsur-unsuf sitoskeleton disusun dalam berkas-berkas patatel pada permukaansel. Ribosom berkelompok dalam sitoplasma, sedang rER membentuk

BIOLOGI SELrangkaian pusaran konsefltrik, dan keb anyakandad gelembung endositosisbersatu dengan membran plasma.Hilangnya fungsi mitokhondriaHilangnya fungsi mitokhondria disebabkan oleh perubahan permeabilitassaluran dalam membran mitokhondda. Integritas mitokhondtia terganggu,potensial transmembran menufufl , rangkaiantranspor elektron tetganggu.Protein yang terdapat dalam celah antar membran mitokhondria, seperticltohrom r, dilepaskan dalam sitoplasma sehingga terjadi aktivasi kaskadekaspase. Ensim kaspase itulah yang bertanggung jawab atas rusaknyasel. Protein Bc/-2 itulah yang mengatur pelepasan cltochrom r sehinggametupakan protein yang memutuskan terjadinya apoptosis.Pembentukan gelembung bermembranTetbentuknya gelembung-gelembung bermembran ini sebagai akibatdari perubahan integritas membran sel. Perubahafl y^ng terjad:. akanmengubah sifat-sifat fisik dan kimiawi yang mendorong terbentuknyagelembung-gelembung.Pembentuk an b adarr apoptosisSebagai langkah akhit proses apoptosis terjadilah perpecahan sel.Gelembung-gelembung yang terbentuk mengandung organela sel dankomponen kandungan sitoplasma dan bahan inti. Badan apoptosis tersebutsecara cepat dibersihkan oleh sel makrofag, tanpa meninggalkan bekas danteaksi peradangan. Apoptosis beriangsung lebih cep^t20 menit dari prosesmitosis, maka suatu hal yang menantangdalam menemukan sel yang sedangapoptosis melalui pemeriksaan janngan dengan pewarnaan HE.

BAB 1O: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSELtonjolan sitoplasmik no Gambar 10-27. Bagan mekanisme proses apoptosis. Ran angan eksternal maupun internal dapa memicu berlangsungnta apoptosis mela aktivasi kaskade enzim kaspase. Apabila kita berhasil menemukan sel dalam proses apoptosis, maka akantampak sel beserta intinya menjadi kompak, dan berkurang volumenya. Padatahap ini, sel yang sedang dalam Proses apoptosis tampil dengan inti vang lebihgelap (inti piknotis) yang dengan mudah diidentifikasi melalui pengamatanmikroskop cahayaSitoplasma menunjukkan gambaran gelembung-gelembungbesat yang tedepas dari permukaan sel. Ftagmen-fragmen tersebut dilepaskanbersama membran plasma yang membungkusnya, sehingga dengan mudahdibersihkan melalui fagositosis oleh sel makrofag. Tetapi peristiwa ini tidakmemicu tetjadinya proses peradangan, tidak seperti halnya kejadian fagositosissel-sel yang mati karena nekrosis.

BIOLOGI SEL \-v, fragmentasi DNA +I .-... ....,*..1' jo i.-f 1, \", @ql '.9,J re , .rfi{l pengecilan I volume sel I I f!]@ffisfi,i..1.- :'.: , i&\"1:E6l * irl.&ii. ffi,s$\ql- g+ oeleoasan I;r.ai * m*Fe!.m:branf Itltir: kehancuran ,\+\" membran ffie-r €' pembentukan badan4: apoptotik.i* r. :,;{fuif-j:'desintegasi danperdaganganBasanperubahan-perubahan!;f;;.t;r'\"?rkiri)danapoprosis(kanan)

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL Gambar 10-29.Sayatan glandula mammae hewan yang dihentikan menyusuiselama 5 hari. Tampak sel-sel epitel kelenjar mengalami atrofi, disertai pelebaran ruangan kelenjar yang mengandung sel-sel yang dilepaskan dari epitel setelah mengalami apoptosis.lnti sel apoptosis mengalami perubahan.RANGKUMANUntuk mempertahankan integrasi struktural dan fungsional pada organismemultiselular terdapx mekanisme y^ng terganrung pada hubungan strkturalantafsel dan kominikasi antatsel. Hubungan sel dapat berlangsung antar seldengan sel di dekatnya ata.upun antar sel dan matrikks sekitarnya. Hubungantersebut dapat bersifat mefletap atau untuk semeritara. Ciri khas adanyakomunikasi antarsel, yaitt adanya sel pemberi pesaof sinyal dan sel sasaranyangmenerima pesan. Pesan/sinyal tersebut dibawa oleh molekul dan diterimaoleh molekul reseptor yang ada pada sel sasaran. Setelah menerima sinyal ini,sel sasaran akan berubah perilakunya dari sebelum menetima inyal. Perilakusel setelah menerima sinyal dapat berbentuk kegSatanmetabolisme dalam sel,proses pembelahan, sektesi, perubahan potensial dan lain-lainnya. Tetdapat3 kategori komunikasi arrtaLrsel, yaiu yang terdapat dalam sistem pataknn,

BIOLOGI sELendokrin dan sinapsis. Pada umumnya, parakin merupakan komunikasi antarsel yang benda saling berdekatan dengan mediator yang dinamakan sitokin.Komunikasi ini banyak dijumpai dalam pelaks^flaan proses sistem imun.Sedang dalam sistem endokrin, biasanya mediator dibawa oleh peredarandanl.,katena jank antara sel pemberi pesan dan sel sasaran saling berjauhan.Komunikasi antar sel dengan menggunakan mekanisme sinapsis yang satusama lain be\ank sangat dekat (hampir kontak), menggunakan mediator yangdinamakan neurotransmitter yang dilepaskan oleh ujung-ujung axon sebuahsel neuron. Sel sasaran dari komunikasi ini dapat berup a sel szraf, sel ototataupun sel keleniar. Jika neurotransmitter tersebut diangkut oleh darah untuksel sasaran yang berjarak cukup jauh, maka mediator tersebut digolongkandalam neurohormon. Adanya komunikasi aritar sel ini mengisyatatk^n bahwa kegiatan sel baruberlangsung apabtla sel tersebut mendapattan sinyal dari sel lain yang bertindaksebagai sel pemberi pesan. Maka dapat disimpulkan bahwa sei tidak dapatbetaktivitas secara autonom. Justru jika ditemukan ada sel yang beraktivitassecara autonom, maka hal tersebut menunjukkan adanya penyimpangan.Sebagai contoh: perkembangan sel-sel kanker merupakan aktivitas autonomyang tidak dikendalikan oleh sel lain.Dalam menjaga jumlah sel yang terdapat dalam tubuh sesuai dengankebutuhan otganisme bersangkutan, petlu ada keseimbangan ^nt^r^ jumlahsel sebagai hasil mitosis dan jumlah sel yang mati. Kematian sel ada 2 macam:nekrosis yang merupakan kematian yang bersifat patologis, dan apoptosis ataukematian yang diprogramkan berifat faah. Jlka sel yang mengalami nekrosisbersikap pasif, maka sel yang mengalami apoptosis bedkap aktif.DAFTAR PUSTAKAAlberts, Bruce., Bray, Dennis., Lewis, Julian., Raff, Martin., Robetts, I(eth., !(/atson, JD. Cell Signaling dalam: Molecular Biology of the Cell, 3'd edition. Garland Publishing Inc. New York, London. pp 726-727,1994.Caspar, D.L.D. et al. Gap junction structures I. Correiated electron microscopy

BAB 10: INTERAKSI DAN KOMUNIKASI ANTARSEL and X-ray diffraction. J. Cell Bt'ol.7 4. pp 605-628, 1'977 .Darnell, J.E. Molecular Cell Biology'. New York: Scientific American Books. pp 66--- 10. 1e86.Farquar, M.G.; Palade, G.E. Junctional complexes in various epithelia. J. Cell Biol. 17. 325-41.2. 1.963.Junqueira, L.C., Carneiro, J. Apoptosis, dalam: Basic Histology, text and adas, 11m ed. Mc Graw Hill, New York, pp 64-65,2005.I{ahn, C.R., Membrane receptors for hormones and neurotransmitters. J.Cell Bio1. 70. 261-286. 197 6.Linder, M.E. and Gilman, A.G. G-Protein. Sci. Am 267 (7). 36-45. 1992.Means, A.R.; Dedman, J.R. Calmodul,in - an inttacellular calcium receptor. Nature. 285-. 7 3-77 . 1980.Nathanson, J.A. and Greengard, P. \"second Messengers\" ini the brain. Sci. Amer. 237 (8). 1.08-119. 1'977 .Nicoll, Roger A. The brain's own marijuana. Scientific Ametican, Desember, pp'44-,2004,Pastan, 1. CycJic AMP. Sci. Am. 227 (2). 97 -1'05. 1'972.Raff, MC., Social conttols on cell survival and cell death. Natute, 356: 397 - 400.1,969.Rasmussen, H. The cycling of calcium as an intracellular messenger. Sci. Am. 261(10). 44-s7.1,989Ross, MH., and Pawlina, \V Ce1l Death. Dalam: Histology, a text and atlas with correlated cell molecular Biology 5'h ed. Lippincott Williams and $filkins, Philadelphia, pp 88-912, 2005.Rubin, R.P. The role of calcium in the release of neutottansmitter substances and hormones. Pharmacol, Rev. 22. pp. 389 -428' 1'989.1'97 0.Stachelin, L.A.; Hul1, B.E. Junctions between living cells. Sci. Am. 238 (5). pp 141.-1.52.1970.

BIOLOGI SEL