Bab 04 Prinsip Komunikasi Saraf dan Hormon

Pindaian mikrograf elektron sebuah neuron (sel saraf) da- I lam biakan sel. Badan sel yang bulat mengandung nukleus dan organel-organel. Juluran-juluran tipis dari badan sel ada dua jenis—dendrit-dendrit bercabang yang menerima pesan dan sebuah akson panjang yang mengirimkan pesan tersebut.Prinsip Komunikasi Saraf dan HormonSEKILAS ISI Pokok-Pokok Homeostasis4.1 Pengenalan Komunikasi j Untuk mempertahankan homeostasis, sel harus bekerja dalam pola Saraf »' terkoordinasi demi mencapai tujuan tertentu. Dua sistem pengaturan utama / \ * _ dalam tubuh yang membantu memastikan terjadinya respons-respons4.2 Potensial Berjenjang4.3 Potensial Aksi terkoordinasi yang menjaga kelangsungan hidup adalah sistem saraf dan4.4 Sinaps dan Integrasi endokrin. Komunikasi saraf berlangsung dengan perantaraan sel saraf, atau neuron, yang khusus untuk menghantarkan sinyal listrik secara cepat dan menyekresikan Neuron neurotransmiter, zat kimia perantara {chemical messenger) jarak-dekat yang bekerja4.5 Komunikasi Antarsel dan pada organ-organ target di dekatnya. Sistem saraf menghasilkan kendali cepat terhadap sebagian besar otot tubuh dan sekresi eksokrin. Komunikasi hormon dijalankan oleh Transduksi Sinyal hormon, yaitu zat kimia perantara jarak-jauh yang disekresikan oleh kelenjar endokrin ke4.6 Pengenalan Komunikasi dalam darah. Darah mengangkut hormon ke tempat target yang jauh, tempat hormon mengatur sejumlah proses yang lebih membutuhkan durasi ketimbang kecepatan, seperti Hormon aktivitas metabolik, keseimbangan air dan elektrolit, serta pertumbuhan.4.7 Perbandingan Sistem Saraf dan Endokrin 97

98 B A B 4 +20 Depolarisasi (penurunan potensial; membran kurang negatif)4 . 1 Pengenalan Komunikasi I +10 Saraf 0 Repolarisasi (kembali ke potensial ^ -10 istirahat setelah depolarisasi)Semua sel t u b u h m e m p e r l i h a t k a n potensial m e m b r a n , yaitu I -20pemisahan m u a t a n positif dan negatif di kedua sisi m e m b r a n , I -30 HiperpolarisasI (peningkatan potensial;sebagaimana telah dibahas di bab sebelumnya (lihat h. 85-91). g ^0 membran lebih negatif)Potensial ini berkaitan dengan: (1) distribusi tak-merata -s -50natrium (Na*), kalium (K*), dan anion protein intrasel besar g -60 • Potensial istirahatantara cairan intrasel (CIS) dan cairan ekstrasel (CES); (2)permeabilitas diferensial membran plasma terhadap ion-ion Imi. °- -80 Waktu (mdet) -90Saraf dan otot adalah jaringan peka-rangsang. Gambar 4-1 Jenis perubahan potensial membran.Potensial membran konstan yang terjadi ketika sel berada utama sinyal listrik) ketika potensial membran berbalikdalam keadaan istirahat—yaitu tidak menghasilkan sinyal d e n g a n s e n d i r i n y a ( m i s a l n y a , m e n j a d i -i-30 m V ) .h s t r i k — m e r u j u k p a d a a p a y a n g d i n a m a k a n p o / \" e n 5 i a / membranistirahat. D u a j e n i s s e l , neuron (sel saraf) d a n sel otot, m e m i l i k i 3. Repolarisasi. M e m b r a n k e m b a l i k e p o t e n s i a l i s t i r a h a tkegunaan khusus untuk potensial m e m b r a n tersebut. Kedua setelah terdepolarisasi.sel i n i dapat m e n g a l a m i fluktuasi cepat sesaat pada potensialmembrannya, yang berfungsi sebagai sinyal listrik. 4. Hiperpolarisasi. M e m b r a n m e n j a d i l e b i h t e r p o l a r i s a s i ; bagian dalam membran menjadi lebih negatif dibanding pada S e l s a r a f d a n o t o t d i p a n d a n g s e b a g a i jaringan peka- potensial istirahat, dengan nilai potensial menjauhi 0 m V ( m i -rangsang k a r e n a k e d u a n y a m e n g h a s i l k a n s i n y a l l i s t r i k k e t i k a salnya, perubahan dari - 7 0menjadi - 8 0m V ) ; lebih banyaktereksitasi. N e u r o n menggunakan sinyal listrik ini untuk m u a t a n yang dipisahkan ketimbang saat potensial istirahat.menerima, memproses, menginisiasi, d a n mengirimkanpesan. D i selotot, sinyal listrik ini mencetuskan kontraksi. Satu hal yang boleh jadi membingungkan perlu diklari-Dengan demikian, sinyal listrik penting bagi fungsi sistem fikasi. Pada alat yang digunakan u n t u k m e r e k a m perubahansaraf dan semua otot. D i bab ini, kita akan membahas bagai- cepat potensial, selama depolarisasi (saat bagian dalammana neuron mengalami perubahan potensial untuk me- m e m b r a n menjadi k u r a n g negatif ketimbang saat potensiallaksanakan fungsinya. Sel otot akan diulas di bab selanjutnya. i s t i r a h a t ) , penurunan b e s a r p o t e n s i a l i n i t a m p a k s e b a g a i d e f l e k s i ke atas. S e b a l i k n y a , s e w a k t u h i p e r p o l a r i s a s i ( k e t i k aPotensial membran menjadi kurang bagian dalam membran menjadi lebih negatif dibanding padanegatif sewaktu depolarisasi dan lebih p o t e n s i a l i s t i r a h a t ) , peningkatan b e s a r p o t e n s i a l i n i t e r l i b a tnegatif ketika hiperpolarisasi. s e b a g a i d e f l e k s i ke bawah.Sebelum dapat m e m a h a m i apa itu sinyal listrik dan bagaimana Sinyal listrik dihasilkan oleh perubahansinyal tersebut tercipta, A n d a harus mengenai beberapa istilah perpindahan ion menembus membranyang dipakai untuk menggambarkan perubahan potensial, plasma.sebagaimana disajikan dengan grafik di Gambar 4-1: Perubahan potensial membran terjadi karena perubahan1. Polarisasi. M u a t a n - m u a t a n d i p i s a h k a n d i k e d u a s i s i perpindahan ion menembus membran. Sebagai contoh, jikamembran sehingga membran memiliki potensial. Tiap kali aliran masuk neto ion bermuatan positif meningkat diban-potensial m e m b r a n bernilai selain 0 milivolt ( m V ) , dalam dingkan keadaan istirahat (misalnya, lebih banyak N a * yangarah positif ataupun negatif, m e m b r a n dikatakan berada masuk), membran terdepolarisasi (bagian dalam membrandalam keadaan polarisasi. Ingatlah bahwa besar potensial menjadi kurang negatif). Sebaliknya, jika aliran keluar netoberbanding lurus dengan jumlah muatan positif dan negatif ion bermuatan positif meningkat ketimbang keadaan istirahatyang dipisahkan oleh membran dan bahwa tanda potensial {+ (misalnya, lebih banyak K* yang keluar), membran mengalamiatau - ) selalu menunjukkan adanya kelebihan muatan positif hiperpolarisasi (bagian dalam membran menjadi lebih negatif).(-I-) a t a u n e g a t i f ( - ) d i b a g i a n d a l a m m e m b r a n . D i sel s a r a fumumnya, pada potensial istirahat, membran terpolarisasi Perubahan perpindahan i o ntimbul akibat perubahanpada -70 m V (lihat h. 88). permeabilitas m e m b r a n sebagai respons atas berbagai kejadian p e m i c u . Kejadian pemicu m e n c e t u s k a n p e r u b a h a n p o t e n s i a l2. Depolarisasi. M e m b r a n m e n j a d i k u r a n g t e r p o l a r i s a s i ; membran dengan mengubah permeabilitas membran dan,bagian dalam membran menjadi kurang negatif dibanding konsekuensinya, mengubah aliran ion menembus membran.pada potensial istirahat, dengan nilai potensial mendekati 0 Perpindahan ion ini mendistribusikan kembali muatan d im V (contohnya, perubahan dari -70 menjadi -60 m V ) ; lebih kedua sisi m e m b r a n , menyebabkan potensial m e m b r a nsedikit m u a t a n yang dipisahkan ketimbang saat potensial berfluktuasi.istirahat. Istilah inijuga merujuk pada bagian dalam membranyang bahkan menjadi positif seperti pada potensial aksi (jenis Karena ion larut-air bertanggung jawab untuk membawa muatan yang tidak dapat menembus lapis-ganda lipid m e m b r a n plasma, muatan ini dapat menembus m e m b r a n hanya melalui kanal-kanal yang spesifik untuknya atau melalui

transpor diperantarai-pembawa. Kanal m e m b r a n dapat P r i n s i p K o m u n i k a s i S a r a f d a n H o r m o n 99b e r u p a kanal rembes (leak channel) a t a u kanal berpintu (gatedchannel). S e b a g a i m a n a t e l a h d i u l a s d i B a b 3 , k a n a l r e m b e s k u a t a n k e j a d i a n p e m i c u . Semakin kuat kejadian pemicu, se-(yang selalu terbuka) m e m u n g k i n k a n lolosnya ion spesifik makin besar potensial berjenjang yang dihasilkan. I t u l a h s e b a b -tanpa kendali menembus membran melalui kanal. Sebaliknya, nya, menggunakan contoh kanal berpintu yang mengizinkankanal berpintu, m e m i l i k i p i n t u y a n g d a p a t m e m b u k a a t a u masuknya Na*, semakin kuat kejadian pemicu, semakinmenutup, mengizinkan lewatnya ion melalui kanal sewaktu banyak kanal Na* berpintu yang membuka. Semakin banyakterbuka dan mencegah melintasnya ion melalui kanal ketika kanal Na* berpintu yang membuka, semakin banyak muatantertutup. Terbukanya dan tertutupnyapintu merupakan respons positif (dalam b e n t u k N a * ) y a n g m a s u k k e sel. S e m a k i natas kejadian pemicu yang menyebabkan perubahan konfor- banyak m u a t a n positif yang m a s u k k e sel, bagian d a l a m selmasi (bentuk) protein yang menyusun kanal berpintu bersang- menjadi kurang negatif (lebih terdepolarisasi) pada bagiankutan. Ada empat macam kanal berpintu, bergantung pada khusus ini. Depolarisasi i n i adalah potensial berjenjang. Jadi,f a k t o r y a n g m e n y e b a b k a n k a n a l b e r u b a h b e n t u k : ( 1 ) kanal semakin kuat kejadian pemicunya, semakin besar potensialberpintu-listrik, m e m b u k a a t a u m e n u t u p s e b a g a i r e s p o n s berjenjang yang dihasilkan.atas p e r u b a h a n p o t e n s i a l m e m b r a n , ( 2 ) kanal berpintukimiawi, b e r u b a h b e n t u k sebagai r e s p o n s atas t e r i k a t n y a zat Selain itu, durasi potensial berjenjangbervariasi, tergantungkimia perantara ekstrasel spesifik ke sebuah reseptor m e m b r a n berapa lama kejadian penicunya menjaga kanal berpintu tetapp e r m u k a a n , ( 3 ) kanal berpintu mekanis, m e r e s p o n s p e r e - m e m b u k a . Semakin lama durasi kejadian pemicu, semaking a n g a n a t a u d e f o r m a s i m e k a n i s l a i n , d a n ( 4 ) kanal berpintu lama durasi potensial berjenjang.termal, m e r e s p o n s p e r u b a h a n s u h u l o k a l ( p a n a s a t a u d i n g i n ) . Potensial berjenjang menyebar melalui T e r d a p a t d u a b e n t u k d a s a r s i n y a l l i s t r i k : ( 1 ) potensial aliran arus pasif.berjenjang, y a n g b e r f u n g s i s e b a g a i s i n y a l j a r a k - d e k a t , d a n ( 2 )potensial aksi, y a i t u s i n y a l j a r a k - j a u h . B e r i k u t n y a k i t a a k a n Ketika potensial berjenjang tercipta d i bagian tertentumembahas jenis-jenis sinyal inisecara lebih terperinci, dimulai m e m b r a n sel saraf atau otot, bagian m e m b r a n lainnya masihdengan potensial berjenjang, baru kemudian kita akan berada dalam potensial istirahat. Bagian yang terdepolarisasimendalami bagaimana neuron menggunakan sinyal-sinyal ini s e m e n t a r a i t u d i s e b u t daerah aktif. P e r h a t i k a n G a m b a r 4 - 2 b ,untuk mengirimkan pesan. d i b a g i a n d a l a m s e l , d a e r a h a k t i f r e l a t i f l e b i h p o s i t i f d a r i daerah fnflfcfzfsekitarnya yang m a s i h berada d a l a m potensial istirahat. Periksa Pemahaman Anda 4.1 D i luar sel, daerah aktif relatif k u r a n g positif dibanding daerah inaktif sekitarnya. Karena perbedaan potensial ini, muatan 1. Gambarkan sebuah grafik yang menunjukkan perubahan listrik, yang diangkut oleh ion, mengalir secara pasif dari potensial sewaktu depolarisasi, repolarisasi, dan hiperpolarisasi daerah aktif ke daerah istirahat sekitarnya, atau sebaliknya, dibandingkan dengan potensial membran istirahat. baik di bagian dalam m a u p u n bagian luar membran. Setiap a l i r a n m u a t a n l i s t r i k d i n a m a i arus. S e b a g a i k e s e p a k a t a n , a r a h 2. Sebutkan faktor yang bertanggung jawab atas terbukanya dan aliran arus selalu dinyatakan sesuai arah aliran muatan positif tertutupnya pintu pada masing-masing dari keempat jenis kanal ( G a m b a r 4-2c). D i d a l a m sel, m u a t a n positif mengalir melalui berpintu. CIS menjauhi daerah aktif terdepolarisasi yang relatif lebih positif menuju daerah istirahat sekitarnya yang lebih negatif4.21 Potensial Berjenjang D i luar sel, m u a t a n positif mengalir m e l a l u i C E S dari daerah inaktif yang lebih positif ke daerah aktif yang relatif lebihPotensial berjenjang a d a l a h p e r u b a h a n l o k a l p o t e n s i a l n e g a t i f P e r p i n d a h a n i o n ( y a i t u a r u s l i s t r i k ) b e r l a n g s u n g dim e m b r a n yang terjadi dalam berbagai derajat atau tingkat sepanjang m e m b r a n d a r i s a t u b a g i a n k e b a g i a n s e b e l a h n y abesaran atau kekuatan. Sebagai contoh, potensial membran pada sisi m e m b r a n yang sama. A h r a n i n i berbeda dengandapat berubah dari -70 menjadi -60 m V (potensial berjenjang p e r p i n d a h a n i o n menembus m e m b r a n m e l a l u i k a n a l i o n a t a u10 m V ) atau dari -70 m e n j a d i -50 m V (potensial berjenjang diperantarai pembawa.20 m V ) . Akibat arus lokal dari daerah aktif terdepolarisasi ke daerahSemakin kuat kejadian pemicu, semakin inaktif sekitarnya, atau sebaliknya, terjadi perubahan potensialbesar potensial berjenjang yang di daerah yang semula inaktif Karena muatan positif telahdihasilkan. mengalir m e n u j u daerah inaktif d i sisi dalam sekaligus meninggalkan daerah tersebut di sisi luar m e m b r a n , daerahPotensial berjenjang biasanya dihasilkan oleh kejadian pemicu inaktif menjadi lebih positif (atau kurang negatif) di sisi dalamspesifik yang menyebabkan kanal ion berpintu m e m b u k a di dibanding semula, sementara sisi luar menjadi kurang positifbagian tertentu m e m b r a n sel peka-rangsang. Akibatnya, ter- (atau lebih negatif) daripada sebelumnya (Gambar 4-2c).jadi pergerakan ion yang menghasilkan potensial berjenjang, Dengan kata lain, daerah yang semula inaktif terdepolarisasibiasanya merupakan depolarisasi yang disebabkan oleh aliran sehingga potensial berjenjang menyebar. Potensial daerah inimasuk neto Na*. Potensial berjenjang ini terbatas di bagian kini berbeda dari daerah inaktif d i sebelahnya pada sisikecil tertentu saja dari keseluruhan m e m b r a n plasma. membran lainnya, memicu arus lebih lanjut k edaerah baru tersebut, dan seterusnya. Dengan cara ini, arus menyebar k e Besar potesial berjenjang inisial ini (yaitu perbedaan antara kedua arah menjauhi tempat awal perubahan potensial.potensial baru dan potensial istirahat) berkaitan dengan ke- Besar arus yang mengalir di antara dua bagian bergantung pada perbedaan potensial antarbagian dan resistensi bahan t e m p a t m u a t a n l i s t r i k m e n g a l i r . Resistensi a d a l a h h a m b a t a n

100 B A B 4Kanal menutup Cairan el<strasel Muatan tak-seimbangBagian + + + + + + + + +^\_+, + + + + + + + + + y yang tersebar di keduasebuah sel — sisi membran, Cairan intrasel bertangggung jawabcpel<a-rangsang atas potensial membran(a) Keseluruhan membran pada potensial istiratiat Kejadian pemicu membuka kanal ion, mengizinkan (tersering) aliran masuk neto Na* Daerah inaktif pada Daerah aktif terdepolarisasi Daerah inaktif pada potensial istirahat (potensial berjenjang) potensial istirahat(b) Perpindahan Na* masuk ke sel mendepolarisasi membran, menghasilkan potensial berjenjang Arus listrik di antara daerah aktif dan daerah inaktif sekitarnyar+ + + + + + +,* Cn'-C, + + + + + + + Gambar 4-2 Arus listrik selama potensial berjenjang. (a) Membran sebuah sel peka-rangsang pada potensial 0© istirahat. (b) Sebuah kejadian pemicu membuka kanal ion, biasanya menyebabkan aliran masuk neto Na* yang /Daerah 7Daerah yang Daerah yang \ \ mendepolarisasi membran di bagian ini. Daerah inaktif semula aktif \ \ sekitarnya masih berada dalam potensial istirahat. (c)Arus inaktif sebelumnya inaktif lokal di antara daerah aktif dan daerah inaktif sekitarnya, terdepolarisasi Daerah yang Daerah menimbulkan depolarisasi daerah yang sebelumnya sebelumnya inaktif inaktif inaktif. Dengan cara ini, depolarisasi menyebar menjauhi terdepolarisasi titik asalnya. Penyebaran depolarisasi(c) Depolarisasi menyebar lewat arus lokal ke daerah inaktif sekitarnya, menjauhi titik asalnyat e r h a d a p p e r p i n d a h a n m u a t a n h s t r i k . Semakin besar b e d a bagian membran yang \"tidak terinsulasi\"—yaitu dengan carap o t e n s i a l , semakin besar a r u s ; s e b a l i k n y a , semakin rendah berdifusi k e luar seturut gradien elektrokimianya melaluir e s i s t e n s i , semakin besar a r u s . Konduktor m e m i l i k i r e s i s t e n s i kanal rembes K* yang membuka. Akibat hilangnya arus ini,rendah, hanya menghasilkan sedikit hambatan terhadap arus. kuat arus lokal—dan, konsekuensinya, besar potensial ber-Kawat listrik serta CIS dan CES adalah konduktor yang baik jenjang—makin lama m a k i n berkurang seiring makin jauhnyas e h i n g g a a r u s m u d a h m e n g a l i r m e l a l u i k e t i g a n y a . Insulator potensial dari daerah aktif semula (Gambar 4-3a). Denganmemiliki resistensi tinggi dan sangat menghambat perpin- k a t a l a i n , p e n y e b a r a n p o t e n s i a l b e r j e n j a n g b e r s i f a t decrementaldahan muatan listrik. Plastik pembungkus kawat listrik me- (makin berkurang) (Gambar 4-3b). Perhatikan bahwa padamiliki resistensi tinggi, demikian juga lipid tubuh. Karena itu, contoh ini, besar perubahan potensial mula-mula adalah 15arus tidak mengalir langsung menembus lapis-ganda lipid m V (perubahan dari - 7 0[keadaan istirahat] menjadi - 5 5m e m b r a n plasma. Arus, yang dibawa oleh ion, dapat me- m V ) ; perubahan potensial m a k i n l a m a m a k i n b e r k u r a n g se-nembus membran hanya melalui kanal ion. iring menyebarnya potensial tersebut di sepanjang membran hingga menjadi 10 m V (dari -70 ke -60 m V ) dan terus m e n u -Potensial berjenjang lenyap setelah run seraya m a k i n jauhnya potensial dari daerah aktif semula,menempuh jarak yang dekat. hingga tidak lagi terdapat perubahan potensial. Dengan cara ini, arus lokal lenyap dalam beberapa mikrometer (kurangArus pasif di antara daerah aktifdan daerah inaktif sekitarnya dari 1m m ) begitu arus mengalir dari tempat awal perubahanmirip dengan cara arus dihantarkan melalui kawat listrik. Dari potensial dan, karena itu,dapat berfungsi sebagai sinyal hanyapengalaman, kita tahu bahwa arus akan bocor dari kawat untuk jarak yang sangat pendek.listrik dan menimbulkan bahaya jika kawat listrik tidakdibungkus dengan bahan insulasi, misalnya plastik. (Orang Meskipun jangkauan sinyalnya terbatas, potensial berjen-dapat tersengat listrik jika menyentuh kawat listrik telanjang.) jang penting bagi fungsi tubuh, sebagaimana akan dipaparkanSama seperti itu, arus lenyap menembus membran plasma di bab selanjutnya. Semua yang disebutkan berikut i n i adalahbegitu ion pembawa-muatan, dalam bentuk K*, bocor melalui p o t e n s i a l b e r j e n j a n g : potensial pascasinaps, potensial reseptor, potensial end-plate, potensial pemacu {pacemaker), d a n

Prinsip Komunikasi Saraf dan Hormon 101Bagian sel Tempat awal JO .c Daerahpeka-rangsang perubahan potensial <D OJ — aktif Hilangnya muatan Hilangnya muatan semula % III i tt i tt -65 -60 -55 -60 -65 -70 E Potensial istirahat Arah arus dari Arah arus dari K— Mikrometer — ^ Mikrometer — ^ tempat awal tempat awal* Angka menunjukkan potensial lokal dalam mV K- Jarak di berbagai titik sepanjang membran. (b) Penyebaran decremental potensial berjenjang(a) Hilangnya arus menembus membranGambar 4-3 Hilangnya arus menembus membran plasma menyebabkan penyebaran decremenfa/potensial berjenjang. (a) Rembesnyaion-ion pembawa-muatan menembus membran plasma menyebabkan arus makin lama makin berkurang seiring makin jauhnya jarak daritempat awal perubahan potensial. (b) Karena bocornya arus, besar potensial berjenjang terus menurun seraya penyebarannya dari daerah aktifsemula. Potensial tersebut lenyap dalam beberapa mikrometer (kurang dari 1 mm) dari tempat asalnya.potensial gelombang-lambat. A n d a b o l e h j a d i t i d a k t e r b i a s a dari otak turun ke medula spinalis untuk memulai potensialdengan istilah-istilah ini sekarang, tetapi A n d a akan sangat aksi di pangkal neuron ini, yang terletak di medula spinalis.mengenalnya begitu kita meneruskan pembaJiasan tentang Potensial aksi tersebut menjalar turun menyusuri aksonfisiologi saraf dan otot. K a m i menyertakan daftar istilah ini panjang neuron, yang berjalan di sepanjang tungkai dan ber-karena hanya d i sinilah semua jenis potensial berjenjang akhir di sel-sel otot jempol kaki A n d a . Sinyal tidak m e l e m a hdinyatakan. Sekarang, cukup dikatakan bahwa kebanyakan sel atau hilang, tetapi menetap dengan kekuatan penuh dari awalpeka-rangsang menghasilkan salah satu dari berbagai jenis hingga akhir.potensial berjenjang ini sebagai respons terhadap sebuahkejadian pemicu. Sebaliknya, potensial berjenjang dapat Marilah sekarang kita meninjau perubahan potensialm e m i c u potensial aksi, sinyal jarak-jauh, di sebuah sel peka- selama potensial aksi, serta permeabilitas dan perpindahanrangsang. ion yang bertanggung jawab untuk menghasilkan perubahan potensial ini, sebelum kita melihat bagaimana potensial aksiPeriksa Pemahaman Anda 4.? menyebar ke seluruh bagian m e m b r a n sel tanpa berkurang.1. Jelaskan bagaimana besar dan durasi potensial berjenjang dapat Selama potensial aksi, potensial membran berbalik sesaat dengan cepat.beragam sejalan dengan variasi kekuatan dan durasi kejadian Jika cukup besar, potensial berjenjang dapat m e m i c u potensialpemicu. gHj aksi sebelum potensial berjenjang tersebut lenyap. (Nanti A n d a akan tahu bagaimana inisiasi ini dilakukan untuk ber-2. Jelaskan mengapa penyebaran potensial berjenjang bersifat H bagai jenis potensial berjenjang.) U m u m n y a , bagian m e m b r a n peka-rangsang tempat potensial berjenjang dihasilkan sebagaidecremental (makin berkurang). JH respons terhadap sebuah kejadian pemicu tidak mengalami potensial aksi. N a m u n , arus pasif dari tempat potensial ber-4.31 Potensial Aksi jenjang mendepolarisasi bagian-bagian membran sekitarnya tempat potensial aksi dapat tercipta.Potensial aksi a d a l a h p e r u b a h a n s i n g k a t , c e p a t , d a n b e s a r(100 m V ) pada potensial m e m b r a n manakala potensial se- Depolarisasi dari potensial istirahat - 7 0 m V berjalansungguhnya berbalik sehingga bagian d a l a m sel peka-rangsang l a m b a t h i n g g a t e r c a p a i n i l a i k r i t i s y a n g d i s e b u t potensialsepintas menjadi lebih positif ketimbang bagian luar. Seperti ambang, b i a s a n y a a n t a r a - 5 0 d a n - 5 5 m V ( G a m b a r 4 - 4 ) .potensial berjenjang, sebuah potensial aksi hanya melibatkan Pada potensial ambang, terjadi lonjakan depolarisasi. Rekamansebagian kecil dari keseluruhan m e m b r a n sel peka-rangsang. potensial pada saat i n i m e m p e r l i h a t k a n defleksi tajam ke atasN a m u n , tidak seperti potensial berjenjang, potensial aksi di- begitu potensial dengan cepat berbalik sendiri sedemikianhantarkan, atau menjalar, ke seluruh bagian m e m b r a n secara rupa sehingga bagian dalam sel menjadi lebih positif ketimbangnondecremental—yaitu t i d a k b e r k u r a n g k e k u a t a n n y a s e i r i n g b a g i a n luar. Potensial p u n c a k u m u m n y a b e r n i l a i -i-30 h i n g g apenyebarannya dari tempat asal ke bagian m e m b r a n lainnya. -1-40 m V , b e r g a n t u n g p a d a sel p e k a - r a n g s a n g b e r s a n g k u t a n .Karena itu,potensial aksi dapat berfungsi sebagai sinyal jarak- Sama cepatnya, m e m b r a n mengalami repolarisasi, potensialjauh yang \"taat\". membran turun kembali k e potensial istirahat. Gaya-gaya yang menimbulkan repolarisasi membran sering kali men- Pikirkanlah n e u r o n yang menyebabkan kontraksi sel-sel d o r o n g p o t e n s i a l t e r l a l u j a u h , m e n y e b a b k a n hiperpolarisasiotot di jempol kaki A n d a (lihat Gambar 4-8, h . 106). Jika A n d a ikutan s i n g k a t , y a k n i saat b a g i a n d a l a m m e m b r a n m e n j a d iingin menggoyangkan jempol kaki Anda, perintah dikirim

102 BAB 4 m e m b a w a arus yang bertanggung jawab atas perubahan potensial yang terjadi selama potensial aksi. Potensial aksilebih negatif daripada normal (misalnya, -80 m V ) , sebelum tercipta akibat membukanya, karena adanya kejadian pemicu,kembali ke potensial istirahat. d i i k u t i m e n u t u p n y a d u a jenis k a n a l spesifik: k a n a l Na\"*\" b e r p i n t u - l i s t r i k d a n k a n a l K\"^ b e r p i n t u - l i s t r i k . Potensial aksi merupakan keseluruhan perubahan cepatpotensial dari ambang k epuncak, kemudian kembali k e K A N A L Na+ D A N K+ B E R P I N T U - L I S T R I K K a n a l m e m b r a nkeadaan istirahat. Tidak seperti durasi potensial berjenjang berpintu-listrik tersusun atas protein yang m e m i l i k i banyakyang bervariasi, durasi potensial aksi selalu sama di sebuah sel gugus bermuatan. Medan listrik (potensial) yang mengelilingipeka-rangsang. D i sebuah neuron, potensial aksi berlangsung kanal ini dapat menganggu struktur kanal manakala bagian-hanya selama 1 mdet (0,001 detik). Potensial aksi berlangsung bagian bermuatan pada protein kanal tertarik atau tertolaklebih lama di otot, dengan durasi bergantung pada jenis otot. secara kelistrikan oleh muatan yang ada di cairan sekitarPotensial aksi sering kali merujuk pada apa yang dinamakan membran. Tidak seperti kebanyakan protein membran, yangspike, karena gambaran r e k a m a n n y a y a n g m i r i p - d u r i . Alterna- tetap stabil meskipun terjadi fluktuasi potensial membran,tifnya, ketika terpicu untuk mengalami potensial aksi, sebuah protein kanal berpintu-listrik sangat peka terhadap perubah-m e m b r a n p e k a - r a n g s a n g d i k a t a k a n lepas muatan (fire). an listrik. Gangguan kecil sekalipun pada bentuk kanal, imbasK a r e n a i t u , i s t i l a h potensial aksi, spike, d a n firing m e r u j u k perubahan potensial, dapat menyebabkan kanal bersangkutanpada fenomena yang sama, yakni berbaliknya potensial berubah bentuk (konformasi). Lagi-lagi, hal ini merupakanm e m b r a n dengan cepat. Jika depolarisasi awal akibat sebuah sebuah contoh bagaimana perubahan kecil pada strukturkejadian pemicu tidak mencapai potensial ambang, tidak dapat berpengaruh besar pada fungsi.tercipta potensial aksi. Dengan demikian, ambang adalah titikk r i t i s t u n t a s - a t a u - g a g a l {all-or-none), a p a k a h m e m b r a n t e r d e - Kanal Na'^ berpintu-listrik memiliki dua pintu: pintupolarisasi hingga ke ambang dan potensial aksi tercipta atau a k t i v a s i d a n p i n t u i n a k t i v a s i ( G a m b a r 4 - 5 ) . Pintu aktivasiambang tidak tercapai dalam respons terhadap peristiwa menjaga bagian dalam kanal dengan membuka dan menutupdepolarisasi dan tidak ada potensial aksi yang tercipta. l a y a k n y a p i n t u g e s e r . Pintu inaktivasi t e r s u s u n a t a s r a n g k a i a n asam amino menyerupai bola-dan-rantai di celah kanal yangPerubahan mencolok pada permeabilitas menghadap CIS. Pintu ini membuka ketika bola tergantungmembran dan perpindahan ion bebas di ujung rantai dan m e n u t u p saat bola terikat ke celahmenyebabkan potensial aksi. sehingga menghalangi celah tersebut. Kedua pintu harus m e m b u k a agar Na\"^ dapat melewati kanal, sementara m e n u -Bagaimana potensial membran, yang biasanya dipertahankan tupnya salah satu pintu menyebabkan ion ini tidak dapatpada nilai istirahat konstan, berubah sedemikian besarnya lewat. Kanal Na^ berpintu-listrik ini terdapat dalam tigasehingga menghasilkan potensial aksi? Ingatlah bahwa K ^ k o n f o r m a s i b e r b e d a : ( 1 ) tertutup, tetapi dapat membukaberperan paUng besar dalam pembentukan potensial istirahat (pintu aktivasi tertutup, pintu inaktivasi terbuka; Gambarkarena m e m b r a n saat istirahat j a u h lebih permeabel terhadap 4 - 5 a ) ; ( 2 ) terbuka, a t a u aktif ( k e d u a p i n t u t e r b u k a ; G a m b a rK+ daripada terhadap Na+ (lihat h. 87). Selama potensial aksi, 4 - 5 b ) ; d a n ( 3 ) tertutup dan tidak dapat membuka, a t a u inaktifterjadi perubahan mencolok permeabilitas membran terhadap (pintu aktivasi terbuka, pintu inaktivasi tertutup, GambarNa\"^ d a n K\"^, m e m u n g k i n k a n p e r p i n d a h a n cepat i o n - i o n i n i 4-5c). Kanal ini bergerak melalui beragam konformasi ini,mengikuti gradien elektrokimianya. Perpindahan ion ini yang terjadi akibat perubahan listrik yang berlangsung selama potensial aksi, sebagaimana akan dipaparkan sebentar lagi.+70 Ketika potensial aksi selesai dan m e m b r a n telah berbalik ke+60 potensial istirahatnya, kanal kembali ke konformasi \"tertutup,+50 tetapi dapat membuka.\"+40+30 K a n a l K\"^ b e r p i n t u - l i s t r i kl e b i h sederhana. K a n a l i n i h a n y a+20 Potensial aksi memiliki satu pintu aktivasi, yang dapat menutup (Gambar 4-5d) atau m e m b u k a (Gambar 4-5e). A d a n y a kanal Na\"^ dan 0 • Potensial ambang K\"^ b e r p i n t u - l i s t r i k i n i m e l e n g k a p i p o m p a N a ^ - K + d a n k a n a l • Potensial istirahat rembes bagi ion-ion ini (telah dipaparkan di Bab 3).I -10 -20 \r Hiperpolarisasi il<utan PERUBAHAN PERMEABILITAS DAN PERPINDAHAN ION SELAMA POTENSIAL AKSI Pada potensial istirahat (-705 -30 m V ) , s e m u a k a n a l b e r p i n t u - l i s t r i k bagi Na\"^ m a u p u n K\"^ -40 tertutup, dengan pintu aktivasi kanal Na^ tertutup dan pintu i n a k t i v a s i n y a t e r b u k a — d e n g a n k a t a l a i n , k a n a l Na\"*\" b e r p i n t u -o -50 listrik berada dalam konformasi \"tertutup, tetapi dapat -60 V m e m b u k a . \" K a r e n a i t u , pada potensial istirahat, Na\"^ d a n K\"^ -70 tidak dapat melewati kanal berpintu-listrik ini. N a m u n , -80 - karena ada banyak kanal rembes K+ dan sedikit kanal rembes -90 - Na\"^, m e m b r a n dalam keadaan istirahat 25 hingga 30 kali lebih p e r m e a b e l t e r h a d a p K\"^ d a r i p a d a t e r h a d a p Na\"^. Waktu (mdet) Ketika arus mengalir secara pasif dari tempat sekitar yang 1 mdet sudah terdepolarisasi (misalnya, dari tempat yang mengalami Depolarisasi lambat ke ambangGambar 4-4 Perubahan potensial membran selama potensialaksi.

KANAL NATRIUM BERPINTU-LISTRIK Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 103 KANAL KALIUM BERPINTU-LISTRIK Pintu aktivasi CIS Pembukaan -Penutupan Pembukaan Pintu aktivasi cepat yang perlahan yang lambat yang U terpicu pada terpicu pada terpicu pada Pintu inaktivasi ambang ambang ambang(a) Tertutup, tetapi (e) Terbukadapat membuka (b) Terbuka (aktif) (c) Tertutup dan tidak (d) Tertutup dapat membuka (inaktif)Gambar 4-5 Konformasi kanal natrium dan kalium berpintu-listrik.potensial berjenjang) ke tempat baru yang masih berada halangi celah kanal tersebut. N a m u n , proses penutupan inidalam potensial istirahat, tempat baru itumulai terdepolarisasi m e m e r l u k a n w a k t u s e h i n g g a p i n t u i n a k t i v a s i menutup per-menuju ambang. Depolarisasi ini menyebabkan pintu aktivasi lahan d i b a n d i n g k a n d e n g a n k e c e p a t a n p e m b u k a a n k a n a lpada sejumlah kanal Na\"^ berpintu-Hstrik di tempat baru (lihat G a m b a r 4-5c). Sementara i t u , selama jeda 0,5 m d e ttersebut membuka sehingga kedua pintu kanal yang aktif ini setelah pintu aktivasi terbuka dan sebelum pintu inaktivasisekarang terbuka. Karena gradien konsentrasi atau pun menutup, kedua pintu terbuka dan Na\"^ m e n y e r b u m a s u k kegradien listrik Na\"^ m e n d o r o n g perpindahan ion ini m a s u k ke sel m e l a l u i kanal-kanal yang terbuka i n i , menyebabkan po-sel, Na\"^ m u l a i m a s u k ke sel. Perpindahan Na\"^ yang b e r m u a t a n tensial aksi mencapai puncaknya. Selanjutnya, pintu inaktivasipositif m a s u k ke sel mendepolarisasi m e m b r a n lebih lanjut, menutup, permeabilitas membran terhadap Na^ merosot kem e m b u k a lebih banyak kanal Na\"^ berpintu-listrik dan nilai istirahatnya yang rendah, dan tidak ada lagi N a ^ yangm e m u n g k i n k a n masuknya lebih banyak Na\"^, dan seterusnya, m a s u k ke sel. K a n a l tetap berada d a l a m k o n f o r m a s i inaktif i n idalam sebuah siklus umpan-balik positif (Gambar 4-6). hingga potensial membran pulih ke nilai istirahatnya. Pada potensial ambang, terjadi lonjakan permeabilitas Na\"^ B e r s a m a a n d e n g a n i n a k t i v a s i k a n a l Na\"^, k a n a l K\"^ b e r p i n t u -y a n g d i s i m b o l k a n Pf^^^, s e w a k t u m e m b r a n d e n g a n c e p a t listrik mulai m e m b u k a perlahan pada puncak potensial aksi.menjadi 600 kali lebih permeabel terhadap Na\"^ daripada P e m b u k a a n p i n t u k a n a l K\"^ m e r u p a k a n respons b e r p i n t u -terhadap K\"^. Setiap k a n a l t e r b u k a atau t e r t u t u p d a n t i d a k listrik lambat yang dipicu oleh depolarisasi awal menujudapat terbuka sebagian. N a m u n , mekanisme pintu yang ambang (lihat Gambar 4-5e dan 4-7). Karena itu, pada ambang,tenang pada berbagai kanal Na+ berpintu-listrik tersentak berlangsung tiga proses terkait-potensial aksi: (1) pembukaanm e m b u k a ketika ada sedikit saja perubahan listrik. Selamafase depolarisasi a w a l , m a k i n b a n y a k k a n a l Na\"*\" y a n g t e r b u k a Penyebaran pasif arusseiring m a k i n menurunnya potensial. Pada ambang, cukup dari tempat sekitar yangbanyak pintu Na\"^ yang terbuka, mencetuskan siklus u m p a n - sudah terdepolarisasibalik positif yang dengan cepat menyebabkan pintu Na\"^sisanya m e m b u k a . K i n i permeabilitas Na\"^ m e n d o m i n a s i i+m e m b r a n , b e r k e b a l i k a n d e n g a n d o m i n a s i K\"^ pada potensial Depolarisasiistirahat. Karena itu, pada ambang, Na^ menyerbu masuk kesel, dengan cepat m e l e n y a p k a n kenegatifan bagian d a l a m sel Siklus umpan-balik positifd a n b a h k a n m e m b u a t bagian d a l a m sel lebih positif daripadabagian luar dalam upaya untuk mendorong potensial membran Influks Na* Pembukaan sejumlahm e n u j u potensial keseimbangan Na\"^ (yang bernilai -i-61 m V ; (yang semakin menurunkan kanal Na*lihat h . 88). Potensial m e n c a p a i -i-30 m V , m e n d e k a t i potensialkeseimbangan Na\"^. Potensial tidak dapat menjadi lebih positif potensial membran) berpintu-listrikkarena, pada puncak potensial aksi, kanal Na\"^ mulai m e n u t u pke keadaan inaktif dan P^a^ mulai turun ke nilai istirahatnya Gambar 4-6 Siklus umpan-balik positif yang bertanggungyang rendah (Gambar 4-7). jawab membuka Na\"^ pada ambang. A p a yang menyebabkan kanal Na\"^ menutup? Ketikapotensial membran mencapai ambang, berlangsung duaproses yang berkaitan erat d i pintu masing-masing kanal Na\"^.P e r t a m a , p i n t u a k t i v a s i t e r p i c u u n t u k membuka dengan cepatsebagai respons terhadap depolarisasi, mengubah kanal kekonformasi terbuka (aktif). Hal yang mengejutkan, perubah-an konformasi yang membuka kanal juga membuat bola pintui n a k t i v a s i t e r i k a t k e c e l a h k a n a l s e h i n g g a s e c a r a fisik m e n g -

104 BAB 4 Kanal Na* menutup dan inaktif Kanal K* membuka (pintu aktivasi tetap terbuka; (pintu aktivasi membuka) pintu inaktivasi menutup)ENa*+60 Kanal Na* Kanal K* +50 • Kanal Na* kembali tertutup, menutup +40 • membuka tetapi dapat (pintu aktivasi +30 • dan aktif membuka menutup) +20 - (pintu aktivas (pintu aktivasi +10- membuka; menutup; pintu 0- pintu inaktivasi inaktivasi sudah terbuka membuka)1 lebih dulu) -10 • Potensial ambang -20 • Kanal K* berpintu-voltase tertutup Potensial istirahat -30 • (pintu aktivasi tertutup) -40- -50 Kejadian pemicu -60- depolarisasi -70- -80- '-90- Kanal Na* berpintu-listrik tertutup Waktu (mdet) (pintu aktivasi tertutup; pintu inaktivasi terbuka)Q Potensial istirahat: seluruh kanal berpintu-listrik tertutup.Q Pada ambang, pintu aktivasi Na* membuka dan PNa* naik.Q Na* memasuki sel, menyebabkan lonjakan depolarisasi hingga +30 mV, yang mencetuskan fase naik potensial aksi.Q Pada puncak potensial aksi, pintu inaktivasi Na* menutup dan PNa* turun, mengakhiri perpindahan Na* memasuki sel. Pada saat bersamaan,pintu aktivasi K* membuka dan Pk' naik.Q K* meninggalkan sel, menyebabkan repolarisasi ke potensial istirahat, yang mencetuskan fase turun potensial aksi.Q Saat kembali ke potensial istirahat, pintu aktivasi Na* menutup dan pintu inaktivasi membuka, memulihkan kanal untuk memberikesempatan merespons kejadian pemicu depolarisasi lainnya.Q Perpindahan K* lebih lanjut ke luar sel melalui kanal K* yang masih terbuka menyebabkan hiperpolarisasi membran, yang mencetuskanhiperpolarisasi ikutan.Q Pintu aktivasi K* menutup, dan membran kembali ke potensial istirahat.Gambar 4-7 Perubahan permeabilitas dan fluks ion selama potensial aksi.cepat pintu aktivasi Na\"^ yang mengizinkan N a ^ masuk, K\"^ ( d i n a m a i Pk\"^) m e n j a d i sekitar 300 kali P^a\"^ istirahat.memindahkan potensial dari ambang ke puncak positifnya; Peningkatan mencolok PK\"^ i n i menyebabkan K\"^ menyerbu ke(2) penutupan perlahan pintu inaktivasi Na\"^ yang meng- luar sel m e n g i k u t i gradien elektrokimianya, m e m b a w a m u a t a nh e n t i k a n m a s u k n y a Na\"*\" l e b i h l a n j u t setelah j e d a singkat, positif k e m b a l i ke luar sel. Perhatikan b a h w a pada puncaksehingga potensial tidak dapat meningkat lagi; dan (3) pem- potensial aksi, potensial positif d i bagian d a l a m sel cenderungbukaan perlahan kanal K\"^ yang memiliki tanggung jawab menolak ion kalium yang positif sehingga gradien listrik K\"^besar untuk memerosotkan potensial dari puncaknya kembali mengarah ke luar, tidak seperti saat potensial istirahat. T e n t uke nilai istirahat. saja, gradien konsentrasi selalu mengarah ke luar. Perpin- dahan ke luar secara cepat m e m u l i h k a n potensial istirahat Potensial membran akan perlahan-lahan kembali ke nilai yang negatifistirahat setelah m e n u t u p n y a kanal Na\"^ karena K\"^ terusmerembes ke luar, sementara tidak ada lagi N a ^ yang masuk. U n t u k d i i n g a t ( l i h a t G a m b a r 4-7), fase naik potensial aksiNamun, pemulihan k enilai istirahat ini dipercepat oleh ( d a r i a m b a n g k e -i-30 m V ) disebabkan oleh influks Na'^ ( N a \" ^membukanya pintu K + pada puncak potensial aksi. Pembukaan m a s u k k e s e l ) i m b a s l o n j a k a n P f j a ^ p a d a a m b a n g . Fase turunkanal K\"^ berpintu-listrik menyebabkan lonjakan permeabilitas ( d a r i -i-30 m V k e p o t e n s i a l i s t i r a h a t ) terutama disebabkan oleh

efluks K'^ ( K \" ^ m e n i n g g a l k a n s e l ) a k i b a t p e n i n g k a t a n m e n c o l o k Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 105P K ^ yang terjadi bersamaan dengan inaktivasi kanal Na\"^ padapuncak potensial aksi. jadi perubahan potensial. Karena itu, p o m p a Na\"^-K\"^ sangat penting untuk mempertahankan gradien konsentrasi dalam Begitu potensial kembali k e nilai istirahat, listrik yang jangka panjang. N a m u n , pompa ini tidak harus bekerja d iberubah tersebut mengubah kanal Na\"^ ke konformasi \"ter- antara dua potensial aksi dan tidak secara langsung terlibattutup, tetapi dapat membuka,\" dengan pintu aktivasi tertutup d a l a m fluks i o n a t a u p e r u b a h a n p o t e n s i a l y a n g t e r j a d i s e w a k t udan pintu inaktivasi terbuka. K i n i kanal telah pulih, siap potensial aksi.m e r e s p o n s k e j a d i a n p e m i c u l a i n n y a . K a n a l K\"*\" b e r p i n t u - l i s t r i kyang baru terbuka juga menutup, membuat membran kembali Potensial aksi menjalar dari axon hillockk e j u m l a h k a n a l r e m b e s K\"^ s e b a g a i m a n a saat istirahat. U m u m - ke terminal akson.n y a , k a n a l K\"^ b e r p i n t u - l i s t r i k m e n u t u p p e r l a h a n . A k i b a t pe-n i n g k a t a n p e r m e a b i l i t a s t e r h a d a p K\"^ y a n g m e n e t a p i n i , K\"^ Potensial aksi melibatkan hanya sebagian kecil dari keselu-yang keluar lebih banyak dari yang diperlukan untuk men-d o r o n g potensial ke nilai istirahat. E f l u k s K\"^ y a n g sedikit ber- r u h a n m e m b r a n p e r m u k a a n sebuah sel peka-rangsang. A k a nlebihan i n i m e n j a d i k a n bagian d a l a m sel u n t u k sesaat bahkanlebih negatif ketimbang potensial istirahat, mencetuskan hi- tetapi, jika berfungsi sebagai sinyal jarak-jauh, potensial aksiperpolarisasi ikutan. Ketika seluruh kanal K'^ berpintu-listrikmenutup, m e m b r a n kembali ke potensial istirahat, yang tetap tidak dapat semata-mata sebagai kejadian tunggal yangdemikian hingga ada kejadian pemicu lain yang mengubahk a n a l Na\"^ d a n K\"^ b e r p i n t u . terbatas di daerah tertentu m e m b r a n sel saraf atau otot. H a r u sPompa Na*-K+ perlahan-lahan terdapat mekanisme untuk menghantarkan atau menyebarkanmemulihkan gradien konsentrasi yangterganggu oleh potensial aksi. potensial aksi ke seluruh bagian m e m b r a n sel. Selain i t u , sinyalPada akhir potensial aksi, potensial membran kembali k e harus ditransmisikan dari satu sel ke sel lain (sebagai contoh,kondisi istirahatnya, tetapi distribusi ion telah sedikit berubah.N a t r i u m sudah m a s u k ke sel selama fase naik, d a n — d a l a m di sepanjang jaras saraf spesifik). U n t u k menjelaskan meka-j u m l a h setara—K^ telah meninggalkan sel sewaktu fase t u r u n .P o m p a Na\"^-K\"^ mengembalikan i o n - i o n i n i k e lokasinya nisme-mekanisme ini, kita m u l a i dengan melihat sekilassemula dalam jangka panjang, tetapi tidak setelah setiappotensial aksi. struktur neuron. Selanjutnya, kita akan mempelajari bagai- Proses pemompaan aktif memerlukan waktu jauh lebih mana sebuah potensial aksi (impuls saraf) dihantarkan k el a m a u n t u k m e n g e m b a l i k a n Na\"^ d a n K\"^ ke l o k a s i n y a s e m u l aketimbang waktu yang diperlukan untuk fluks pasif ion-ion seluruh bagian neuron, sebelum kita beralih k e bahasanini sewaktu potensial aksi. N a m u n , membran tidak perlumenunggu hingga gradien konsentrasi perlahan-lahan pulih tentang bagaimana sinyal d i p i n d a h k a n ke sel lain.agar dapat mengalami potensial aksi berikutnya. Sebenarnya,perpindahan relatif sedikit Na'^ dan K^ menyebabkan per- S e b u a h neuron u m u m n y a t e r d i r i atas t i g a b a g i a n d a s a r —ubahan besar pada potensial membran, yang terjadi sewaktupotensial aksi. Selama potensial aksi, hanya sekitar 1 dari badan sel, dendrit, d a n akson—meskipun strukturnya ber-100.000 K +yang ada d i sel keluar, sementara Na\"^—dalamj u m l a h setara—masuk ke sel dari CES. Perpindahan hanya variasi, bergantung pada lokasi dan fungsi neuron. Nukleussebagian kecil Na\"^ d a n K\"^ i n i s e l a m a satu p o t e n s i a l aksi m e -nyebabkan perubahan potensial yang dramatik, sebesar 100 d a n o r g a n e l t e r d a p a t d i badan sel, t e m p a t m u n c u l n y a b a n y a km V ( d a r i - 7 0 k e -1-30 m V ) , t e t a p i h a n y a m e n g h a s i l k a n p e r -ubahan tak-berarti pada konsentrasi ion-ion ini di CIS dan j u l u r a n y a n g d i k e n a l s e b a g a i dendrit, b i a s a n y a m e n c u a t m i r i pCES. I o n k a l i u m yang tetap berada d i d a l a m sel jauh lebihbanyak daripada di luar sel, sedangkan Na\"^ m a s i h m e r u p a k a n antena guna meningkatkan luas permukaan yang tersediakation ekstrasel yang dominan. Karena itu, gradien konsentrasiN a ^ dan K+ tetap ada, sehingga potensial aksi dapat kembali untuk menerima sinyal dari neuron lain (Gambar 4-8 dan fototerjadi tanpa pompa harus mengejar untuk memulihkangradien. pembuka bab). Cuatan mirip-duri atau mirip-tombol, disebut J i k a t i d a k t e r d a p a t p o m p a , fluks k e c i l s e k a l i p u n y a n g m e - dendritic spines, s e r i n g k a l i m u n c u l d a r i d e n d r i t , m a k i nnyertai potensial aksi berulang pada akhirnya akan \"mengikishabis\" gradien konsentrasi sehingga potensial aksi selanjutnya menambah luas permukaan yang tersedia untuk penerimaant i d a k m u n g k i n terjadi. Jika k o n s e n t r a s i Na\"^ d a n K\"^ setaraantara CES dan CIS, perubahan permeabilitas terhadap kedua sinyal. Sebagian neuron memiliki hingga 400.000 dendrit,i o n i n i t i d a k a k a n m e n y e b a b k a n fluks i o n s e h i n g g a t i d a k t e r - y a n g m e m b a w a s i n y a l menuju b a d a n s e l . D i s e b a g i a n b e s a r neuron, m e m b r a n plasma dendrit dan badan sel m e n g a n d u n g reseptor protein yang mengikat zat k i m i a perantara dari n e u r o n lain. Karena itu, dendrit dan badan sel m e r u p a k a n zona m a s u k a n n e u r o n k a r e n a k o m p o n e n - k o m p o n e n i n i menerima dan mengintegrasikan sinyal yang datang. D i sinflah tempat potensial berjenjang dihasilkan sebagai respons terhadap kejadian pemicu, dalam hal ini, zat k i m i a perantara yang datang. Akson, a t a u serat saraf, a d a l a h j u l u r a n t u b u l a r t u n g g a l p a n j a n g y a n g m e n g h a n t a r k a n p o t e n s i a l a k s i menjauhi b a d a n sel dan berakhir d i sel lain. Panjang akson bervariasi, dari kurang dari satu milimeter di neuron yang berkommunikasi hanya dengan sel-sel tetangga hingga lebih dari satu meter di neuron yang berkomunikasi dengan bagian-bagian sistem saraf yang jauh atau dengan organ perifer. Sebagai contoh, akson neuron yang menyarafi jempol kaki Anda mesti me- n e m p u h lintasan dari asalnya d ibadan selpada medula spinalis punggung bawah turun ke jempol kaki Anda. Bagian pertama akson bersama bagian badan sel tempat keluarnya akson secara kolektif dikenal sebagai axon hillock a t a u segmen a w a l . Axon hillock m e r u p a k a n zona pemicu neuron karena di sinilah tempat potensial aksi tercetus, atau dimulai, oleh potensial berjenjang jika kekuatannya memadai.

106 BAB 4 O Zona input menerima sinyal Nukleus yang datang dari neuron lain. Dendrit Badan sel Q Zona pemicu Q Zona penghantar menghantarkan memicu potensial potensial aksi yang kekuatannya tidak aksi. berkurang, sering kali dalam jarak jauh. Axon hillock Akson (panjangnya bervariasi dari 1 mm hingga lebih dari 1 m) Dendrit Terminal Badan sel akson Akson Q Zona output melepaskan neurotransmiter yang memengaruhi sel lain. Gambar 4-8 Anatomi neuron yang paling umum. Kebanyakan, tetapi tidak semua, neuron terdiri atas bagian-bagian dasar yang disajikan dalam gambar. Tanda panah menunjukkan arah perjalanan sinyal saraf. Mikrograf elektron memperlihatkan badan sel, dendrit, dan sebagian akson neuron pada sistem saraf pusat.Potensial aksi kemudian dihantarkan di sepanjang akson dari i n i . Axon hillock m e m i l i k i a m b a n g t e r e n d a h d i n e u r o n k a r e n aaxon hillock k e b a g i a n u j u n g y a n g b i a s a n y a b e r c a b a n g - c a b a n g kepadatan kanal Na^ berpintu-listrikdibagian ini jauh lebihd i terminal akson. T e r m i n a l i n i m e l e p a s k a n z a t k i m i a p e r - t i n g g i k e t i m b a n g b a g i a n l a i n d i n e u r o n . O l e h s e b a b i t u , axonantara yang memengaruhi sekaligus banyak sel lain yang ber- hillock j a u h l e b i h r e s p o n s i f d a r i p a d a d e n d r i t a t a u b a g i a n l a i nhubungan erat dengan akson ini.Karena itu, secara fungsional, di badan sel terhadap perubahan potensial d a n merupakana k s o n a d a l a h zona penghantar n e u r o n , d a n t e r m i n a l a k s o n bagian yang pertama kali mencapai ambang rangsang (padam e m b e n t u k zona output-nya. ( P e n g e c u a l i a n u t a m a u n t u k p o t e n s i a l y a n g s a m a , d e n d r i t d a n b a d a n sel m a s i h j a u h d istruktur dan organisasi fungsional neuron yang khas i n i bawah ambang rangsangnya, yang jauh lebih tinggi). Jadi,adalah neuron-neuron khusus yang menyalurkan informasi p o t e n s i a l a k s i b e r m u l a d a r i axon hillock, k e m u d i a n m e n j a l a rsensorik, topik yang akan dipaparkan d ibab selanjutnya.) ke ujung akson. Potensial aksi hanya dapat tercetus d i bagian-bagian Begitu tercetus, potensial aksim e m b r a n yang m e m i l i k i banyak kanal Na\"^ berpintu-listrik dihantarkan di sepanjang serat saraf.yang dapat m e m b u k a saat terpicu oleh sebuah kejadianpendepolarisasi. Biasanya, bagian-bagian sel peka-rangsang B e g i t u p o t e n s i a l a k s i t e r c e t u s d i axon hillock, t i d a k l a g itempat terjadinya potensial berjenjang tidak mengalami diperlukan kejadian pemicu untuk mengaktifkan bagian lainpotensial aksi karena hanya sedikit kanal Na\"^ berpintu-Ustrik serat saraf Impuls secara automatis dihantarkan k e seluruhdi sini. Karena itu, tempat-tempat khusus untuk potensial bagian neuron tanpa stimulasi lebih lanjut melalui salah satuberjenjang tidak mengalami potensial aksi, meskipun dapat d a r i d u a c a r a p e n j a l a r a n : hantaran merambat (contiguousmengalami depolarisasi bermakna. N a m u n , sebelum lenyap, conduction) a t a u hantaran meloncat (saltatory conduction). D ipotensial berjenjang dapat m e m i c u potensial aksi d i bagian- sini, kita akan membahas hantaran merambat. Hantaranbagian membran d i dekatnya dengan membawa bagian yang meloncat didiskusikan nanti.lebih peka ini ke ambang melalui arus lokal yang menyebardari tempat potensial berjenjang. Sebagai contoh, d i neuron Hantaran merambat m e l i b a t k a n p e n y e b a r a n p o t e n s i a lpada umumnya, potensial berjenjang dihasilkan d i dendrit aksi d i setiap titik pada m e m b r a n d i sepanjang aksondan badan sel sebagai respons atas sinyal k i m i a w i yang datang. (contiguous b e r a r t i \" m e n y e n t u h \" a t a u \" d i s e b e l a h d a l a mJika potensial berjenjang cukup kuat ketika telah menyebar ke sebuah urutan\"). Proses inidiilustrasikan d iGambar 4-9, yangaxon hillock, d a p a t m e n c e t u s k a n p o t e n s i a l a k s i d i z o n a p e m i c u m e m p e r l i h a t k a n p o t o n g a n l o n g i t u d i n a l axon hillock d a n

b a g i a n a k s o n t e p a t s e s u d a h n y a . M e m b r a n d i axon hillock Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 107berada dalam puncak sebuah potensial aksi. D i daerah aktifi n i , b a g i a n d a l a m sel p o s i t i f k a r e n a Na\"*\" telah m e n y e r b u m a s u k potensial aksi dapat berfungsi sebagai sinyal jarak-jauh tanpake sini. Bagian akson lainnya, yang masih berada dalam pelemahan atau distorsi.potensial istirahat dan negatif bagian dalamnya, dianggapinaktif. Agar potensial aksi menyebar dari daerah aktif ke P e n j a l a r a n nondecremental s e b u a h p o t e n s i a l a k s i b e r l a -daerah inaktif, daerah inaktif harus terdepolarisasi sedemikian w a n a n d e n g a n p e n y e b a r a n decremental p o t e n s i a l b e r j e n j a n g ,rupa hingga mencapai ambang. Depolarisasi initerjadi melalui yang lenyap setelah m e n e m p u h jarak yang dekat karenaarus lokal antara daerah yang sudah mengalami potensial aksi potensial ini tidak dapat meregenerasi dirinya sendiri. Tabeldan daerah inaktif di sebelahnya, mirip dengan arus yang 4-1 merangkum perbedaan antara potensial berjenjang danbertanggung jawab atas penyebaran potensial berjenjang. potensial aksi, beberapa di antaranya baru akan kita bahas.Karena muatan-muatan berlawanan jenis akan saling tarik,arus dapat mengalir setempat d iantara daerah aktif dan Periode refrakter memastikan penjalarandaerah inaktif di sebelahnya pada sisi dalam m a u p u n sisi luar satu-arah potensial aksi dan membatasimembran. Arus lokal ini berefek menetralkan atau menghi- frekuensinya.langkan sebagian muatan yang tak-seimbang di derah inaktif;dengan kata lain, mengurangi jumlah muatan berlawanan Apa yang memastikan penjalaran satu-arah potensial aksijenis yang terpisah d ikedua sisi m e m b r a n , m e n u r u n k a n menjauhi tempat pengaktifannya semula? Dari Gambar 4-10,potensial di daerah ini. Efek depolarisasi ini dengan cepat perhatikan bahwa begitu potensial aksi tercetus kembalimembawa daerah inaktif yang terlibat menuju ambang, ma- (beregenerasi) d itempat baru d isebelahnya (kini positifnakala semua kanal Na\"^ berpintu-listrik di bagian m e m b r a n bagian dalamnya) dan daerah yang semula aktiftelah kembaliini membuka, mencetuskan potensial aksi d idaerah yang ke potensial istirahat (bagian dalam kembali negatif), kede-semula inaktif ini. Sementara itu, daerah yang tadinya aktif katan muatan-muatan yang berlawanan jenis antara keduak e m b a l i ke potensial istirahat akibat efluks K\"^. daerah inimemudahkan terjadinya arus lokal dalam dua arah, ke belakang dan k edepan, menuju bagian membran yang Sesudah daerah aktif yang baru itu,terdapat daerah inaktif b e l u m tereksitasi. Jika arus yang berjalan k e belakang i n ilain, sehingga hal yang sama terjadi lagi. Siklus ini berulang m a m p u membawa daerah yang sebelumnya aktif ke ambangdengan sendirinya dalam reaksi berantai hingga potensial aksi lagi, potensial aksi lainnya akan tercetus di sini, yang akant e l a h m e n y e b a r k e u j u n g a k s o n . Begitu potensial aksi tercetus menyebar ke depan dan ke belakang, memicu potensial aksidi salah satu bagian membran sel saraf, akan terpicu sebuah lain, dan seterusnya. A k a n tetapi, jika potensial aksi menjalarsiklus yang berulang dengan sendirinya sehingga potensial aksi ke kedua arah, situasi akan kacau karena banyak potensial aksimenjalar di sepanjang serat saraf secara automatis. D e n g a n terpantul ke depan dan ke belakang di sepanjang akson hinggacara ini, akson mirip dengan sumbu petasan renteng yang neuron pada akhirnya kelelahan. Untungnya, neuron ter-hanya perlu dinyalakan salah satu ujungnya. Begitu terbakar, selamatkan dari nasib b u r u k ini, mengalami potensial aksiapi akan menj alar di sepanjang renteng; tidak perlu menyalakan y a n g t e r o m b a n g - a m b i n g , k a r e n a a d a n y a periode refrakter,setiap renteng petasan sendiri-sendiri. Karena itu, potensial yaitu periode tidak akan tercetusnya potensial aksi lain olehaksi tercetus dengan dua cara, keduanya melibatkan penye- kejadian pemicu n o r m a l di bagian yang baru saja mengalamibaran pasif arus dari daerah sekitar yang sudah terdepolarisasi. potensial aksi.P o t e n s i a l a k s i b e r m u l a d i axon hillock, d i c e t u s k a n o l e h a r u spendepolarisasi yang menyebar dari sebuah potensial berjen- K a r e n a status k a n a l Na\"^ d a n K\"^ b e r p i n t u - l i s t r i k y a n gjang d i badan sel dan dendrit. Selama penjalaran potensial berubah-ubah selama dan setelah potensial aksi, periodeaksi di sepanjang akson, tiap potensial aksi baru dicetuskan r e f r a k t e r m e m i l i k i d u a k o m p o n e n : periode refrakter absolutoleh arus lokal pendepolarisasi yang mengalir dari tempat d a n periode refrakter relatif (Gamhar 4 - 1 1 ) . K e t i k a b a g i a nsebelumnya yang mengalami potensial aksi. tertentu pada membran akson sedang mengalami potensial aksi, potensial aksi lain tidak akan tercetus di bagian tersebut, Perhatikan bahwa potensial aksi semula tidak menjalar di sekuat apa p u n kejadian pemicu pendepolarisasi. Periode ini,sepanjang membran. Potensial aksi ini memicu potensial aksi saat bagian m e m b r a n benar-benar refrakter (berarti \"kerasbaru identik di daerah perbatasan membran, dan proses ini kepala\" atau \"tidak responsif\") terhadap stimulasi lebih lanjutb e r u l a n g d i s e p a n j a n g a k s o n . A n a l o g i n y a a d a l a h wave ( g e r a k - d i k e n a l s e b a g a i periode refrakter absolut. B e g i t u k a n a l N a ^an penonton membentuk gelombang) d istadion. Masing- berpintu-listrik terpicu untuk membuka pada ambang, kanalmasing k e l o m p o k penonton berdiri (fase naik potensial aksi), ini tidak lagi dapat m e m b u k a saat merespons kejadian p e m i c ulalu d u d u k (fase turun) secara bergantian, m e m b e n t u k depolarisasi lainnya, sekuat apa pun, hingga pada konformasigelombang yang mengitari stadion. Gelombanglah, bukan \"tertutup dan tidak dapat membuka\", kemudian kembali kepenonton, yang bergerak mengelilingi stadion. Analog dengan konformasi \"tertutup dan m a m p u membuka\" ketika potensialitu, potensial-potensial aksi baru m u n c u l secara berurutan di istirahat pulih. Karena itu, periode refrakter absolut ber-sepanjang akson. Setiap potensial aksi baru merupakan langsung mulai dari ambang, selama potensial aksi, hinggakejadian lokal baru yang bergantung pada perubahan potensial istirahat pulih. Sesudahnya, baru kanal N a ^ ber-permeabilitas dan gradien elektrokimia yang terpicu, yang pintu-listrik m a m p u merespons depolarisasi lain melaluipada hakikatnya identik d isepanjang akson. Karena itu, lonjakan P^^^ untuk mencetuskan potensial aksi baru. Berkatpotensial aksi terakhir di ujung akson identik dengan potensial adanya periode refrakter absolut ini, sebuah potensial aksiaksi pertama, sepanjang apa p u n akson. Dengan cara ini. harus rampung dulu sebelum dapat memulai potensial aksi lain di tempat yang sama. Potensial aksi tidak dapat tumpang- tindih.



Prinsip Komunilosi Saraf dan Hormon 109TABEL4-1 Perbandingan Potensial Berjenjang dan Potensial AksiKarakteristik Potensial Berjenjang Potensial AksiKejadian pemicu Stimulus, kombinasi neurotransmiter dengan Depolarisasi ke ambang, biasanya melaluiPergerakan ion yang menghasilkan reseptor, atau perubahan permeabilitas kanal penyebaran pasif depolarisasi dari sebuahperubahan potensial yang terpicu dengan sendirinya daerah di dekatnya yang tengah mengalami potensial berjenjang atau potensial aksiPenyandian kuat kejadian pemicu Pergerakan neto Na+, K+, CI\", atau Ca^+ Pergerakan Na+ masuk bergantian dengan menembus membran plasma dengan meninggalkan sel melalui kanal berpintu-Durasi berbagai cara listrikBesar perubahan potensial sejalan Perubahan potensial berjenjang; besarnyadengan jarak tempuhnya dari tempat beragam sesuai dengan kuat kejadian Respons membran tuntas-atau-gagalawal pemicunya {all-or-none); kuat kejadian pemicu disandi kePeriode refrakter dalam frekuensi, bukan amplitude, potensialPenjumlahan Durasi bervariasi sesuai dengan durasi aksiArah perubahan potensial kejadian pemicuLokasi Hantaran decremental; kekuatan berkurang Konstan seiring makin jauhnya jarak tempuh dari tempat awal Menjalar ke seluruh bagian membran tanpa berkurang kekuatannya; regenerasi-diri di Tidak ada daerah inaktif sebelahnya pada membran Relatif, absolut Temporal, spasial Tidak ada Depolarisasi atau hiperpolarisasi Selalu depolarisasi dan pembalikan muatan Daerah khusus di membran yang dirancang Daerah di membran yang banyak memiliki untuk merespons kejadian pemicu kanal berpintu-listrik Saat tempat semula pulih dari periode refrakternya d a n tidak menghasilkan potensial aksi yang lebih besar. N a m u n ,dapat kembali dirangsang oleh arus normal, potensial aksi kejadian pemicu yang gagal mendepolarisasi m e m b r a n ketelah menjalar ke depan d a n cukup jauh sehingga tidak lagi a m b a n g ( k e j a d i a n sub-ambang) t i d a k m e n g h a s i l k a n p o t e n s i a ld a p a t m e m e n g a r u h i t e m p a t a w a l . J a d i , periode refrakter a k s i s a m a s e k a U . J a d i , sebuah membran peka-rangsang hanyamemastikan penjalaran satu-arah potensial aksi di sepanjang akan merespons kejadian pemicu dengan potensial aksiakson menjauhi tempat awal pengaktifannya. maksimal yang menyebar tanpa berkurang besarnya ke se- panjang membran atau tidak merespons sama sekali dengan Periode refrakter juga bertanggung jawab menetapkan potensial aksi. K a r a k t e r i s t i k i n i d i s e b u t hukum tuntas-atau-batas atas frekuensi potensial aksi—yaitu m e n e n t u k a n j u m l a h gagal.m a k s i m u m potensial aksi baru yang dapat dicetuskan d a nmenjalar d isepanjang serat saraf dalam selang waktu tertentu. Daerah inaktif baru di sebelahnyaTempat awal harus pulih dari periode refrakternya sebelumpotensial aksi baru dapat dicetuskan menyusul potensial aksi Daerah yang semula Daerah aktif baru tempat depolarisasi menyebar;sebelumnya. Lama periode refrakter bervariasi untuk berbagaijenis neuron. Semakin lama periode refrakter, semakin lama aktif kembali ke pada puncak akan segera mencapaijeda sebelum potensial aksi baru dapat dicetuskan dan semakinrendah frekuensi respons sebuah neuron terhadap rangsangan potensial istirahat potensial aksi ambangberulang atau berkelanjutan. ++++++ + ++ +++++++ +Potensial aksi berlangsung dalam polatuntas-atau-gagal. Arus \"ke belakang\" tidak Arus \"ke depan\" mengeksitasiJika satu bagian m e m b r a n neuron terdepolarisasi ke ambang, mengeksitasi kembali daerah inaktif barutercetus potensial aksi yang menyebar ke sepanjang m e m b r a ntanpa berkurang besarnya. Selain itu,begitu ambang tercapai, daerah yang semula aktif ^rah penjalaranpotensial aksi yang tercetus besarnya selalu maksimal. Per-ubahan listrik selama potensial aksi terjadi akibat perpindahan karena daerah ini berada potensial aksiion mengikuti gradien konsentrasi d a n gradien listrik, yang dalam periode refrakternya «tidak terpengaruh oleh kuat lemahnya kejadian pemicudepolarisasi; alasan i n i mendasari t i m b u l n y a efek d i atas. Gambar 4-10 IVIanfaat periode refrakter. Arus \"ke belakang\"Kejadian pemicu yang lebih kuat dari yang dibutuhkan untuk dicegah oleh periode refrakter. Selama potensial aksi dan sesaatm e m b a w a m e m b r a n k e a m b a n g ( k e j a d i a n supra-ambang) sesudahnya, sebuah daerah tidak dapat distimulasi lagi oleh kejadian normal untuk mengalami potensial aksi lain. Karena itu, periode refrakter memastikan bahwa potensial aksi hanya dapat menjalar ke depan di sepanjang akson.

110 BAB 4 Selain itu, rangsangan yang lebih kuat di sebuah tempat menyebabkan lebih banyak neuron yang mencapai ambang, Periode Periode sehingga informasi total yang dikirim k e SSP bertambah. refrakter refrakter Sebagai contoh, sentuhlah halaman ini dengan jari tangan absolut relatif Anda dan perhatikan daerah kulit yang berkontak dengan halaman tersebut. Sekarang, tekan halaman lebih kuat dan 1 2 34 56 78 amati bahwa daerah kulit yang berkontak dengan halaman itu Waktu (mdet) bertambah luas. Dengan demikian, lebih banyak neuron yang terbawa ke ambang dengan rangsang sentuhan yang lebih kuatGambar 4-11 Periode refrakter absolut dan relatif. Selama ini.periode refrakter absolut, bagian membran yang baru saja mengalamipotensial aksi tidak dapat dirangsang kembali. Periode ini Begitu tercetus, kecepatan atau laju penjalaran sebuahmenunjukkan selang waktu ketika pintu Na* tidak dalam konformasi potensial aksi di sepanjang akson bergantung pada dua faktor:istirahatnya. Selama periode refrakter relatif, membran dapat (1) apakah serat saraf tersebut bermielin atau tidak dan (2)distimulasi kembali hanya oleh stimulus yang lebih kuat dari yang diameter serat saraf bersangkutan. Hantaran merambat terjadibiasanya diperlukan. Periode ini mencerminkan selang waktu ketika di serat tak-bermielin. Pada kasus ini,seperti yang baru A n d apintu K* yang terbuka selama potensial aksi belum tertutup, berkopel pelajari, masing-masing potensial aksi m e m i c u potensial aksidengan inaktivasi perlahan-lahan kanal Na* berpintu-listrik. baru yang identik di bagian berikutnya pada membran akson, yang bersentuhan (berbatasan) dengannya, sehingga setiap Konsep tuntas-atau-gagal inianalog dengan menembakkan bagian membran mengalami potensial aksi sewaktu sinyalsebuah pistol. Pelatuk boleh jadi tidak ditarik cukup kuat listrik ini dihantarkan dari pangkal hingga ujung akson.sehingga peluru tidak dapat ditembakkan (ambang tidak M e t o d e p e n j a l a r a n y a n g l e b i h c e p a t , hantaran meloncattercapai) atau ditarik cukup kuat sehingga pistol merespons (saltatory conduction), b e r l a n g s u n g d i s e r a t b e r m i e l i n . K i t amaksimal untuk menembakkan peluru (ambang tercapai). selanjutnya akan melihat bagaimana serat bermielin diban-Menarik pelatuk lebih kuat lagi tidak akan menghasilkan dingkan dengan serat tak-bermielin dan bagaimana hantarantembakan yang lebih dahsyat. Sebagaimana pistol yang tidak meloncat dibandingkan dengan hantaran merambat.dapat menghasilkan tembakan setengah maksimal, potensialaksi juga tidak m u n g k i n tercetus setengah maksimal. Mielinasi meningkatkan kecepatan hantaran potensial aksi. Fenomena ambang memungkinkan dibedakannya rang-sangan penting dengan rangsangan tidakpenting atau kejadian Serat bermielin a d a l a h a k s o n y a n g t e r b u n g k u s mielin, l a p i s a npemicu lainnya. Rangsangan yang terlalu lemah untuk m e m - tebal yang terutama tersusun atas lipid, pada setiap rentangbawa membran ke ambang tidak akan mencetuskan potensial jarak tertentu d isepanjang akson (Gambar 4-12a). Karenaaksi, sehingga tidak menyibukkan sistem saraf dengan meng- ion-ion larut-air yang bertanggung jawab menghantarkanhantarkan sinyal-sinyal tidak bermakna. arus melintasi membran tidak dapat menembus selubung mielin ini, mielin bekerja sebagai insulator, layaknya plastikKekuatan rangsangan tersandi dalam pembungkus kawat listrik, untuk mencegah bocornya arusfrekuensi potensial aksi. melalui bagian membran yang bermielin. Mielin sebenarnya bukan bagian neuron, tetapi terdiri atas sel-sel pembentukBagaimana mungkin membedakan dua rangsangan yang ke- mielin yang membungkus dirinya sendiri, seperti bolu gulung,kuatannya berbeda jika keduanya sama-sama membawa m e n g e l i l i n g i a k s o n . S e l - s e l p e m b e n t u k m i e U n i n i a d a l a h selmembran ke ambang dan menghasilkan potensial aksi yang Schwann d i s i s t e m s a r a f t e p i ( G a m b a r 4 - 1 2 b ) ( s a r a f y a n gsama besar? Sebagai contoh, bagaimana kita dapat membe- berjalan di antara susunan saraf pusat dan berbagai bagiandakan antara menyentuh objek hangat dan menyentuh objek t u b u h ) d a n oligodendrosit d i S S P ( o t a k d a n m e d u l a s p i n a l i s )panas jika keduanya memicu potensial aksi yang identik di (Gambar 4-12c). Tiap selubung mielin kaya-lipid tersusunserat saraf yang menyalurkan informasi mengenai suhu kulit atas sejumlah lapisan m e m b r a n plasma sel p e m b e n t u k - m i e l i nke sistem saraf pusat (SSP)? Jawabannya sebagian terletak (terutama lapisan-ganda lipid) ketika sel tersebut m e m b u n g k u spada frekuensi p o t e n s i a l a k s i y a n g d i h a s i l k a n . R a n g s a n g a n y a n g dirinya sendiri mengelilingi akson. Satu selubung mielin bolehl e b i h k u a t t i d a k m e n g h a s i l k a n p o t e n s i a l a k s i y a n g lebih besar, jadi terbentuk dari 300 bungkus lapis-ganda lipid.t e t a p i m e m i c u p e n i n g k a t a n jumlah p o t e n s i a l a k s i p e r d e t i k .Sebagai ilustrasi, lihatlah Gambar 10-36, h. 402; perubahan D i a n t a r a d a e r a h - d a e r a h b e r m i e l i n , d i nodus Ranvier,tekanan darah tersandi dalam perubahan frekuensi potensial membran akson telanjang dan terpajan k e CES. Hanya d iaksi yang dihasilkan d ineuron-neuron pemantau tekanan ruang telanjang inilah arus dapat mengaUr menembusdarah. m e m b r a n u n t u k menghasilkan potensial aksi. Kanal Na\"^ dan K+ berpintu-listrik terkonsentrasi di nodus tersebut, sementara daerah yang terbungkus mielin hampir sama sekali tidak mengandung kanal khusus ini (Gambar 4-12d). Sebaliknya, serat tak-bermielin dipadati kanal-kanal berpintu-Ustrikd i sepanjang bagiannya. Seperti yang Anda tahu sekarang, potensial aksi dapat tercetus hanya di bagian m e m b r a n yang dilengkapi dengan banyak kanal ini.

Jarak antar-nodus cukup dekat seliingga arus lokal dapat Prinsip Komunilosi Saraf dan Hormon 111mengalir di antara nodus aktif dan nodus inaktif di sebelahnyasebelum menghilang. Ketika potensial aksi tercetus d i satu harus diregenerasi d i setiap bagian m e m b r a n akson tak-nodus, arus lokal di antara nodus ini dan nodus di sebelahnya bermielin dari pangkal hingga ujung. Serat bermielinyang berlawanan muatan menurunkan potensial nodus d i menghantarkan impuls sekitar 5 0 kali lebih cepat daripadasebelahnya tersebut ke ambang sehingga mengalami potensial serat tak-bermielin yang kurang lebih seukuran. A n d a dapataksi, dan seterusnya. Karena itu, di serat bermielin, impuls membayangkan serat bermielin sebagai \" jalan tol\" dan serat\"meloncat\" dari nodus k e nodus, melompati bagian akson tak-bermielin sebagai \"jalan k a m p u n g \" pada sistem saraf jikay a n g b e r m i e l i n ( G a m b a r 4 - 1 3 ) ; p r o s e s i n i d i s e b u t hantaran berbicara tentang kecepatan penyampaian informasi. Jadi,meloncat {saltatory conduction; saltere b e r a r t i \" l o n c a t a t a u jenis informasi yang paling darurat dikirim melalui seratberjingkrak\"). Hantaran meloncat menghantarkan potensial bermielin, sementara jaras saraf yang m e m b a w a informasiaksi lebih cepat dari hantaran merambat, karena potensial aksi kurang mendesak tidak bermielin.tidak perlu diregenerasi d ibagian-bagian bermielin, tetapi Selain m e m u n g k i n k a n potensial aksi untuk menjalar lebih cepat, mielinasijuga menghemat energi. Karena fluks i o n yang berkaitan dengan potensial aksi terbatas d idaerah nodus,

Sklerosis Multipel: Mielin-7er/c/^/5,Terkikis, Lenyap KLEROSIS MULTIPEL (MULTIPLE SCLEROSIS, MS) adalah kondisi mielin memicu fase degeneratif yang dicirikan dengan rusaknya ai patofisiologik berupa lenyapnya mielin yang membungkus serat- serat saraf pada berbagai lokasi di seluruh sistem saraf. Sklerosis yang terkena. multipel merupakan salah satu penyakit autoimun (oufo berarti \"diri sendiri\"; immune berarti \"pertahanan terhadap\") yang ditandai dengan Gejala MS sangat bervariasi, bergantung pada luas dan lokasi ke- menyimpangnya sistem pertahanan tubuh sehingga menyerang selu- bung mielin pembungkus serat saraf bermielin. Penyakit ini mengenai rusakan mielin dan degenerasi akson. Gejala tersering meliputi kelelah- sekitar 1 dari 1000 orang di Amerika Serikat. Awitan sklerosis multipel biasanya antara usia 20-40 tahun. an, gangguan penglihatan, kesemutan dan baal, kelemahan otot, Banyak peneliti meyakini bahwa MS terjadi akibat kombinasi faktor gangguan keseimbangan dan koordinasi, serta paralisis perlahan-lahan. • genetikdan lingkungan. Kerabat penyandang MS memiliki kemungkinan mengidap penyakit ini 6 hingga 10 kali lebih besar daripada populasi Tahap awal penyakit sering kali ditandai dengan siklus kambuh dan H umum. Karena adanya predisposisi genetik, kerabat pengidap MS lebih rentan terhadap faktor-faktor lingkungan yang dapat memicu penyakit pulih, sementara tahap kronis dicirikan dengan perburukan gejala ini. Berbagai faktor lingkungan diduga berperan memicu MS, meliputi infeksi virus, toksin lingkungan, dan defisiensi vitamin D, tetapi belum progresif lambat. Sklerosis multipel dapat menyebabkan hendaya, tetapi ada bukti meyakinkan.m Lenyapnya mielin akibat serangan imun yang salah sasaran ini umumnya tidak fatal. memperlambat transmisi impuls di neuron yang terkena. Terbentuk jaringan parut yang keras, dikenal sebagai sklerosis (berarti \"keras\"), di Saat ini, meskipun belum ada obat penyembuh MS, para peneliti : sejumlah bagian mielin yang rusak. Jaringan parut ini mengganggu dan pada akhirnya dapat menghalangi penjalaran potensial aksi di akson- tengah berpacu mencari cara untuk mengatasi serangan, meredakan - akson utama. Selain itu,fase peradangan yang ditandai dengan kerusakan gejala-gejala penyebab hendaya, dan memperbaiki perjalanan penyakit. • Gejala dapat sedemikian ringannya pada beberapa pasien sehingga • tidak perlu diobati. Bagi pasien dengan gejala lebih mencolok, terapi | | terkini mencakupobat-obat penekan serangan Imun pada mielin dengan beragam mekanisme kerja beserta terapi fisikdan relaksan otot. Sebagian pasien memberikan respons lebih baik dari yang lain terhadap terapi obat terkini. Telah dilakukan sejumlah upaya untuk mencegah MS, di antaranya, adalah pengembangan vaksin eksperimental yang meredakan sel-sel Imun penyerang mielin dan berbagai strategi untuk mendorong M remielinisasi. mp o m p a Na\"^-K'^ yang m e m a k a i energi hanya perlu m e n g e m - A n d a jatuh ketika tersandung sesuatu) harus dikirim lebihbalikan sedikit i o n ke sisi m e m b r a n n y a masing-masing setelah cepat daripada sinyal untuk memodifikasi proses pencernaanpenjalaran sebuah potensial aksi. yang berlangsung perlahan-lahan. Tanpa mielinasi, diameter akson pada jaras saraf darurat harus sangat besar d a n tidak Fitur kotak penyerta—Konsep, Tantangan, dan Kontro- praktis untuk mencapai kecepatan hantaran yang diperlukan.v e r s i — m e n g u l a s p e n y a k i t y a n g m e r u s a k m i e l i n , sklerosis M e m a n g benar, banyak invertebrata memiliki akson besar-multipel. besar. D a l a m perjalanan evolusi vertebrata, serat saraf yang sangat besar i t u telah digantikan oleh sesuatu yang lebihDiameter serat juga memengaruhi etisien, yakni pembentukan selubung mielin, yang m e m u n g -kecepatan hantaran potensial aksi. kinkan pengiriman sinyal jarak jauh secara cepat d a n hemat. Sebagai contoh, pada manusia, serat saraf optik yang berjalanSelain efek mielinasi, diameter serat memengaruhi kecepatan dari mata ke otak hanya berdiameter 3 m m ,tetapi dipadatiakson menghantarkan potensial aksi. Besar arus (yaitu j u m l a h lebih dari sejuta akson bermielin. Jika akson tersebut tidakm u a t a n yang berpindah) bergantung tidak saja pada perbedaan bermielin, tiap akson harus 100 kali lebih tebal untuk dapatpotensial antara dua daerah bermuatan listrik yang bersebe- menghantarkan impuls pada kecepatan yang sama, menj adikanlahan, tetapi juga pada resistensi atau halangan terhadap sebuah serat saraf optik berdiameter 300 m m .perpindahan muatan listrik d i antara kedua daerah tersebut.Semakin besar diameter serat, semakin kecil resistensi ter- Adanya sel bermielin dapat sangat menguntungkan, dapathadap arus lokal. Dengan demikian, semakin besar diameter juga sangat merugikan ketika sebuah akson terpotong, ber-serat, semakin cepat potensial aksi dapat dihantarkan. gantung pada apakah kerusakannya terjadi d isistem saraf tepi atau d i SSP. L i h a t fitur k o t a k d i h . 1 1 4 - 1 1 5 (Konsep, Tantangan, Serat besar bermielin, seperti yang menyarafi otot rangka, dan Kontroversi) guna mempelajari lebih dalam tentangdapat menghantarkan potensial aksi dengan kecepatan hingga regenerasi serat saraf yang rusak, sesuatu yang sangat penting120 m/det (268 mil/jam), bandingkan dengan kecepatan pada kasus cedera medula spinalis atau trauma lain yanghantaran sebesar 0,7 m/det ( 2mil/jam) d i serat kecil tak- mengenai sarafbermielin, misalnya yang menyarafi saluran cerna. Perbedaankecepatan hantaran i n i berkaitan dengan kedaruratan Kini Anda telah melihat bagaimana potensial aksi dihan-informasi yang hendak disampaikan. Sinyal ke otot rangka tarkan disepanjang akson dan mempelajari faktor-faktor yanguntuk menjalankan gerakan tertentu (misalnya, mencegah memengaruhi kecepatan penghantaran ini.N a m u n , apa yang terjadi ketika potensial aksi mencapai ujung akson?

Prinsip Komunilosi Saraf dan Hormon 113 Periksa Pemahaman Anda 4,3 ini, kita akan berkonsentrasi pada taut antara dua n e u r o n — sinaps (synapsis b e r a r t i \" t a u t a n \" ) . ( K a d a n g - k a d a n g i s t i l a h 1. Gambarkan dan labeli sebuah potensial aksi, tunjukkan sinaps d i g u n a k a n u n t u k m e n g g a m b a r k a n t a u t a n t a r a d u a s e l pergerakan-pergerakan ion yang bertanggung jawab atas fase peka-rangsang, tetapi sekarang kita membatasi pemakaian naik dan fase turun. istilah ini untuk taut antara dua neuron.) 2 . Paparkan ketiga konformasi kanal Na+ berpintu-listrik dan Sinaps umumnya berupa taut antara tunjukkan potensial membran saat masing-masing konformasi neuron prasinaps dan pascasinaps. ini terbentuk. A d a d u a j e n i s s i n a p s : sinaps listrik d a n sinaps kimia, b e r g a n t u n g 3. Jelaskan mengapa hantaran meloncat menghantarkan potensial pada bagaimana informasi ditransfer antara kedua neuron. aksi lebih cepat daripada hantaran merambat. SI NAPS LISTRIK P a d a sinaps listrik, d u a n e u r o n d i h u b u n g k a n4.4 Sinaps dan Integrasi o l e h t a u t c e l a h ( l i h a t h . 6 8 ) yang m e m u n g k i n k a n i o n - i o n Neuron p e m b a w a - m u a t a n mengalir secara langsung dari sel pertama ke sel kedua, atau sebaliknya. W a l a u p u n sinaps elektrikKetika mencapai terminal akson, potensial aksi membebaskan menghasilkan transmisi sinyal listrik tanpa putus dan sangatzat k i m i a perantara yang mengubah aktivitas sel-sel tempat cepat, jenis hubungan i n i pada hakikatnya bersifat \"on\" atauneuron bersangkutan berakhir. N e u r o n dapat berakhir d i \"off\" dan tidak terkendali. Potensial aksi pada sebuah neuronsalah satu dari tiga strukturberikut: otot, kelenjar, atau neuron selalu m e m i c u potensial aksi di neuron sambungannya. Sinapslain. Karena itu, bergantung pada tempat berakhirnya, neuron Ustrik relatif jarang pada sistem saraf manusia. Sinaps Ustrikdapat m e n y e b a b k a n sel otot berkontraksi, sel kelenjar menge- d i t e m u k a n d i SSP, tempat sinaps i n i menyelaraskan aktivitasluarkan sekresinya, neuron lain menyalurkan pesan listrik di listrik pada kelompokan neuron yang saling terhubung mela-sepanjang jaras saraf, atau fungsi tertentu lainnya. Jika berakhir lui taut celah, dan di sejumlah lokasi khusus, seperti pulpa gigid i o t o t a t a u k e l e n j a r , n e u r o n d i k a t a k a n menyarafi, a t a u m e - dan retina mata. Taut celah lebih banyak pada otot polos danmasok, struktur tersebut. Taut antara saraf dan kelenjar atau otot jantung, tempat fungsinya lebih mudah dipahami.otot yang disarafinya akan diterangkan kemudian. U n t u k saat SINAPS KIMI/S S e b a g i a n b e s a r s i n a p s d a l a m s i s t e m s a r a f m a n u s i a a d a l a h sinaps kimia, t e m p a t z a t k i m i aNodus aktif pada Nodus inaktif di sebelahnya Nodus-nodus lainnya masih perantara menghantarkan informasi satu arahpuncak potensial aksi tempat depolarisasi menyebar; berada dalam potensial istirahat melintasi celah yang memisahkan dua neuron. akan segera mencapai ambang Sinaps kimia melibatkan taut antara terminal akson sebuah neuron, yang dikenal sebagai neuron prasinaps, d a n d e n d r i t a t a u b a d a n s e l n e u r o n l a i n , y a n g d i k e n a l s e b a g a i neuron pascasinaps. (Pra b e r a r t i \" s e b e l u m , \" d a n pasca berarti \"sesudah\"; neuron prasinaps terletak sebelum sinaps, sementara neuron pascasinaps terletak sesudah sinaps). Dendrit dan, dengan jumlah lebih sedikit, badan sel kebanyakan Arah perambatan neuron menerima ribuan masukan sinaptik, potensial aksi yaitu terminal akson dari banyak neuron lain. Sebagian neuron d iSSP menerima hingga 100.000 masukan sinaptik (Gambar 4-14). Nodus di sebelahnya yang telah Nodus inaktif baru di A n a t o m i sebuah, dari ribuan, sinaps k i m i a diperlihatkan di Gambar 4-15. Terminal aksonNodus yang semula aktif dibawa ke ambang oleh arus sebelahnya tempat p a d a neuron prasinaps, y a n g m e n g h a n t a r k a nkembali ke potensial p o t e n s i a l a k s i n y a menuju s i n a p s , b e r a k h i r d iistirahat; tidak lagi aktif lokal kini aktif pada puncak depolarisasi menyebar; s e b u a h t o n j o l a n k e c i l , s y n a p t i c k n o b . Synaptic knob m e n g a n d u n g vesikel sinaps, y a n g m e - potensial aksi akan segera mencapai ambang nyimpan zatkimia perantara spesifik, yakni neurotransmiter y a n g t e l a h d i s i n t e s i s d a n d i -Gambar 4-13 Hantaran meloncat. Impuls \"meloncat\" dari nodus ke nodus di sebuah k e m a s o l e h n e u r o n p r a s i n a p s . Synaptic knobserat bermielin. terletak dekat, tetapi tidak bersentuhan, dengan neuron pascasinaps, y a n g p o t e n s i a l a k s i n y a m e n j a l a r menjauhi s i n a p s . R u a n g a n t a r a n e u r o n p r a s i n a p s d a n p a s c a s i n a p s d i s e b u t celah sinaps. M o l e k u l p e r e k a t s e l (cell adhesion molecule, C A M ) berbentuk mirip jari, yang baru-baru ini ditemukan, sebagian menjulur melintasi celah

Regenerasi: Akson SST DapatMelakukannya, Sedangkan Akson SSP ERAT SARAF DAPAT RUSAK karena terpotong atau remuk (seba- dalam tabung regenerasi. Berhasilnya regenerasi serat saraf pada akhir- gaimana pada kejadian traumatik, seperti kecelakaan kendaraan nya akan memulihkan sensasi dan pergerakan setelah cedera saraf bermotor, luka tembak, atau kecelakaan waktu menyelam) atau perifer traumatik, meskipun regenerasi tidak selalu berhasil.berkurangnya pasokan darah (misalnya pada stroke). Ketika rusak, aksonyang terkena tidak dapat lagi menghantarkan potensial aksi untuk .1menyampaikan pesan. Dengan menggunakan akson yang terpotongsebagai contoh, bagian akson yang paling jauh dari badan sel ber- Serat-serat saraf di SSP, yang terbungkus mielin dari oligodendrosit, tidakdegenerasi. Apakah bagian akson yang hilang akan beregenerasi atautidak bergantung pada lokasinya. Akson yang terpotong pada sistem memiliki kemampuan regenerasi. Akson-akson itu sendiri sebenarnyasaraf perifer dapat beregenerasi, sedangkan akson pada sistem sarafpusat tidak. mampu beregenerasi, tetapi oligodendrosit yang mengelilinginyaPada kasus terpotongnya akson di saraf tepi, sewaktu bagian akson yang menyintesis protein yang menghambat pertumbuhan akson, sangatputus berdegenerasi, sel-sel Schwann di sekitar akson menelan serpih-annya. Sel Schwann itu sendiri tetap di tempat tersebut, lalu membentuk berlawanan dengan sel Schwann penyusun mielin pembungkus aksontabung regenerasi yang menuntun serat saraf yang tengah beregenerasike tempat tujuannya. Bagian akson sisanya yang terhubung ke badan sel perifer, yang mendorong pertumbuhan saraf. Pertumbuhan saraf di otakmulai tumbuh dan bergerak maju di dalam kolom sel Schwann denganpergerakan amuboid (lihat h. 52). Ujung akson yang sedang tumbuh dan medula spinalis dikendalikan melalui keseimbangan kompleks\"mengendus\"jalan yang akan dilaluinya untuk mencapai tempat tujuan-nya, dituntun oleh bahan kimia yang disekresikan oleh sel Schwann ke antara protein pendorong pertumbulian saraf dan protein pengfiambat pertumbuhan saraf. Selama perkembangan janin, pertumbuhan saraf di SSP dapat berlangsung karena otak dan medula spinalis sedang ter- bentuk. Para peneliti berspekulasi bahwa inhibitor pertumbuhan saraf, yang dihasilkan pada akhir-akhir perkembangan janin di selubung mielin pembungkus serat saraf sentral, normalnya boleh jadi berfungsi sebagai \"pagar\" yang menjaga ujung-ujung saraf baru agar tidak menyimpang keluar dari jalumya. Dengan demikian, hambatan pertumbuhan oleh oligodendrosit dapat jadi berfungsi untuk menstabilkan struktur SSP yang sangat kompleks.sinaps dari permukaan neuron prasinaps atau p u n pascasi- (langkah O ) . Ion kalsium m e m i c u pelepasan neurotransmiternaps. Juluran-juluran ini \"saling mengait\" d i tempatnya ber- dari sebagian vesikel sinaps ke dalam celah sinaps (langkaht e m u d a nbertumpang tindih pada pertengahan celah, kurang 0). P e l e p a s a n n e u r o t r a n s m i t e r i n i b e r l a n g s u n g m e l a l u i e k s o -lebih sama seperti saat A n d a mengaitkan jari-jari kedua sitosis (lihat h. 30).Neurotransmiter yang dUepaskan berdifusitangan. Pertalian fisik i n i menstabilkan kedekatan erat neuron menyeberangi celah d a n berikatan dengan reseptor proteinprasinaps d a npascasinaps d isinaps bersangkutan. s p e s i f i k d i membran subsinaps, b a g i a n m e m b r a n p a s c a s i n a p s y a n g t e p a t d i b a w a h synaptic knob {sub b e r a r t i \" d i b a w a h \" ) Celah sinaps terlampau lebar untuk penyebaran langsung ( l a n g k a h 0). R e s e p t o r - r e s e p t o r i n i m e r u p a k a n b a g i a narus dari satu sel ke sel lainnya sehingga potensial aksi secara integral kanal ion spesifik. Kombinasi unit reseptor d a n kanalkelistrikan tidak dapat melalui d iantara kedua neuron. Alter- t e r s e b u t t e p a t n y a d i k e n a l s e b a g a i kanal-reseptor. T e r i k a t n y anatifnya, potensial aksi d i neuron prasinaps mengubah neurotransmiter ke kanal-reseptor menyebabkan kanal m e m -potensial neuron pascasinaps melalui cara-cara kimiawi. buka, mengubah permeabUitas i o npada neuron pascasinapsSinaps hanya bekerja satu arah—yaitu neuron prasinaps m e - ( l a n g k a h 0). K a n a l i n i b e r u p a k a n a l b e r p i n t u k i m i a w i , b e r -nyebabkan perubahan potensial m e m b r a n neuron pascasinaps, beda dengan kanal berpintu-listrik yang bertanggung jawabtetapi neuron pascasinaps tidak secara langsung memengaruhi a t a s p o t e n s i a l a k s i d a n i n f l u k s Ca^\"^ k e synaptic knob. K a r e n apotensial neuron prasinaps. A n d a akan segera mengetahui terminal prasinaps melepaskan neurotransmiter dan membranalasannya saat mempelajari kejadian-kejadian yang berlang- subsinaps pada neuron pascasinaps memiliki kanal-reseptorsung d isebuah sinaps. untuk neurotransmiter tersebut, sinaps hanya dapat bekerja satu arah, dari neuron prasinaps ke neuron pascasinaps.Neurotransmiter membawa sinyalmenyeberangi sinaps. Pengubahan sinyal listrik pada neuron prasinaps (potensial aksi) menjadi sinyal listrik d i neuron pascasinaps melaluiKetika potensial aksi di neuron prasinaps telah menjalar ke cara-cara kimiawi (dengan perantaraan kombinasi reseptor-terminal akson (Gambar 4-15, langkah O ) , perubahan n e u r o t r a n s m i t e r ) m e m a k a n w a k t u . Jeda sinaps i n i b i a s a n y apotensial lokal i n i memicu terbukanya kanal i o n kalsium sekitar 0,5-1 mdet. Pada jaras saraf, k e l o m p o k a n n e u r o n sering( C a ^ \" ^ ) b e r p i n t u - U s t r i k d i synaptic knob. K a r e n a C a ^ ^ l e b i h kali harus menyeberang. S e m a k i n kompleks jaras saraf,banyak terkonsentrasi d iCES (lihat h .68),ion ini mengalir ke s e m a k i n l a m a j e d a s i n a p s d a n s e m a k i n p a n j a n g waktu reaksid a l a m synaptic knob m e l a l u i k a n a l - k a n a l y a n g t e r b u k a total ( w a k t u y a n g d i b u t u h k a n u n t u k m e r e s p o n s k e j a d i a n tertentu).

Prinsip Komunilosi Saraf dan Hormon 115 Namun, hambatan pertumbuhan juga sebuah mudarat manakala Kelompok peneliti lain melakukan percobaan menggunakan tandursarafakson SSP perlu diperbaiki, misalnya saat medula spinalis terpotongakibat kecelakaan. Serat saraf sentral yang rusak memperlihatkan tanda- perifer untuk menjembatani defekdi bagian medula spinalis yang cedera.tanda perbaikan diri langsung setelah cedera, tetapi dalam beberapaminggu mulai berdegenerasi, dan terbentuk jaringan parut di tempat Tandur ini mengandung biakan sel Schwann, yang melepaskan protein-cedera, menghalangi bentuk pemulihan apa pun. Karena itu, seratneuron yang rusak di otak dan medula spinalis tidak pernah berege- protein pemacu pertumbuhan saraf.nerasi. Inovasi lain yang memberi harapan adalah penemuan sei saraf puncaPenelitian Mengenai Regenerasi Akson Sentral (lihat h. 10 dan 150). Boleh jadi, sel-sel ini kelak dapat ditanam di medulaIVIeskipun demikian, pada masa mendatang, boleh jadi ditemukan caramendorong regenerasi bermakna serat saraf di SSP. Para peneliti tengah spinalis yang rusak dan dirangsang untuk menggandakan diri dan ber-mengeksplorasi beberapa cara menjanjikan untuk mendorong perbaikanjaras akson sentral, supaya korban cedera medula spinalis dapat berjalan diferensiasi menjadi bentuk matur, neuron fungsional yang akankembali. Berikut beberapa penelitian terkini terkait regenerasi aksonsentral: menggantikan neuron yang hilang.• Para ilmuwan sudah mampu menginduksi regenerasi bermakna pada Strategi baru lainnya yang juga sedang diteliti adalah penguraian saraf mencit yang medula spinalisnya terpotong dengan menghambat secara kimiawi inhibitor pertumbuhan saraf, dinamai Nogo, sehingga enzimatik komponen-komponen inhibitorik pada jaringan parut yang memungkinkan pemacu pertumbuhan saraf untuk mendorong muncul- nya banyak serat saraf baru di tempat cedera. secara alami terbentuk di tempat cedera dan menghalangi munculnya serat saraf baru menembus sawar ini. Sejumlah peneliti lain melakukan oncangon bionik, mencoba menciptakan perangkat elektronik yang dapat dipasang ke dalam sistem saraf guna memintas sambungan yang putus di medula spinalis. Ide ini ujung- ujungnya berupa penanaman cip otak {brain chip] yang mampu men- jemput pesan listrik yang ditujukan untuk memerintahkan pergerakan otot, kemudian mengirimkan pesan itu ke perangkat kedua yang ditanam di medula spinalis di bawah tingkat lesi. Perangkat kedua tersebut akan merangsang neuron motorik untuk menghasilkan pergerakan sesuai perintah.Sebagian sinaps mengeksitasi, banyak) Na\"^ ke n e u r o n ini.Hasilnya adalah perpindahan netosementara sebagian lainnya, ion-ion positif ke dalam sel. H a li n i membuat bagian dalammenginhibisi neuron pascasinaps. m e m b r a n sedikit k u r a n g negatif daripada saat potensial i s t i r a h a t , m e n i m b u l k a n depolarisasi kecil p a d a n e u r o nSetiap neuron prasinaps u m u m n y a hanya melepaskan satu pascasinaps.neurotransmiter; namun, neuron yang berbeda membebaskanneurotransmiter yang berbeda pula. Setelah berikatan dengan M e s k i p u n jarang, aktivasi satu sinaps eksitatorik saja sudahkanal-reseptor subsinapsnya, tiap jenis neurotransmiter m e - cukup untuk mendepolarisasi neuron pascasinaps menujunyebabkan perubahan permeabilitas i o nyang berbeda. Ter- ambang. Terlalu sedikit kanal yang terlibat disebuah membrandapat d u ajenis sinaps, bergantung pada perubahan permea- subsinaps untuk memfasilitasi perpindahan ion yang adekuatb i l i t a s y a n g d i t i m b u l k a n n y a : sinaps eksitatorik d a n sinaps dalam rangka menurunkan potensial hingga k e ambang.inhibitorik. N a m u n , depolarisasi kecil ini membawa neuron pascasinaps lebih dekat k eambang, menjadikan ambang lebih m u n g k i nSINAPS EKSITATORIK D i s e b u a h sinaps eksitatorik, k a n a l - tercapai (sebagai respons atas masukan eksitatorik selanjutnya)reseptor tempat terikatnya neurotransmiter berupa kanal dan potensial aksi tercetus—dengan kata lain, membran kinikation nonspesifik yang m e n g i z i n k a n lewatnya Na\"^ d a n K+. lebih peka-rangsang (lebih mudah dibawa k eambang) dari-(Kanal jenis i n iberbeda dari kanal-kanal yang sudah Anda pada saat potensial istirahat. Karena itu, perubahan potensialpelajari sebelumnya). Ketika kanal ini terbuka sebagai respons pascasinaps yang terjadi d i sinaps eksitatorik i n i disebutatas pengikatan neurotransmiter, permeabilitas terhadap potensial pascasinaps eksitatorik ( e x c i t a t o r y p o s t s y n a p t i ckedua i o nini meningkat secara bersamaan. Seberapa banyak potential, EPSP) ( G a m b a r 4-16a).i o n (Na\"^ d a n K\"^) yang berdifusi m e l a l u i sebuah kanal k a t i o nyang terbuka bergantung pada gradien elektrokimia tiap-tiap SINAPS INHIBITORIK D i s e b u a h sinaps inhibitorik, t e r -ion. Pada potensial istirahat, gradien konsentrasi m a u p u n ikatnya neurotransmiter ke kanal-reseptornya meningkatkangradien listrik Na\"^ m e n d o r o n g perpindahan i o n i n i m a s u k k e permeabilitas m e m b r a n subsinaps terhadap i o n k a l s i u m (K\"^)neuron pascasinaps, sementara hanya gradien konsentrasi K*\" atau ion klorida (CI), bergantung pada sinapsnya. Perpindahanyang mendorong perpindahan i o n i n i keluar dari neuron i o n y a n g d i h a s i l k a n m e n y e b a b k a n hiperpolarisasi kecil p a d apascasinaps. Karena itu, perubahan permeabilitas yang terpicu neuron pascasinaps—yaitu bagian dalam membran lebihd i sinaps eksitatorik m e n y e b a b k a n k e l u a r n y a sedikit i o n K\"^ n e g a t i f P a d a k a s u s p e n i n g k a t a n P^'^, l e b i h b a n y a k m u a t a ndari neuron pascasinaps bersamaan dengan masuknya (lebih positif keluar d a r i sel m e l a l u i efluks K\"^, m e n i n g g a l k a n lebih banyak muatan negatif d i bagian dalam sel.Pada kasus

116 BAB 4 Badan sel neuron Axon Akson pascasinaps hillock bermielinGambar 4-14 Input sinaptik (terminal akson prasinaps) ke badan sel dan dendrit sebuah neuron pascasinaps. Proses pengeringanyang digunakan dalam menyiapkan neuron untuk mikrograf elektron berhasil melepaskan terminal-terminal akson prasinaps dan menariknyamenjauhi badan sel pascasinaps. Akson neuron Q Potensial aksi mencapai terminal akson neuron prasinaps prasinaps. Synaptic knob Q C a ^ * m a s u k ke synaptic knob (terminal a k s o n {terminal akson prasinaps). prasinaps) Vesikel sinaps Q Neurotransmiter dibebaskan melalui eksositosis ke dalam celah sinaps. Celah sinaps Q Neurotransmiter berikatan dengan reseptor yang merupakan bagian integral kanal berpintu kimiawi Membran di membran subsinaps neuron pascasinaps. subsinaps Q Terikatnya neurotransmiter ke kanal-reseptor Neuron pascasinaps membuka kanal spesifik tersebut.Kanal Ca^*berpintu-listrik Molekul neuro- transmiterKanal-reseptor Reseptor untukberpintu neurotransmiterkimiawi untuk la*.K,atauCr Vesikel Celah Terminal akson sinaps sinaps neuron prasinaps Gambar 4-15 Struktur dan fungsi sebuah sinaps. Langkah-langkah bernomor menunjukkan rangkaian kejadian yang berlangsung di sebuah sinaps. Perbesaran gambar mengilustrasikan pelepasan neurotransmiter melalui eksositosis dari terminal akson prasinaps, diikuti pengikatannya dengan reseptor spesifik di membran subsinaps neuron pascasinaps. Mikrograf elektron menunjukkan sebuah sinaps antara terminal akson prasinaps dan dendrit sel pascasinaps.

Prinsip Komunilosi Saraf dan Hormon 117p e n i n g k a t a n Pcf, k a r e n a k o n s e n t r a s i C I \" l e b i h t i n g g i d i l u a r +30sel, lebih banyak m u a t a n negatif m a s u k ke sel dalam bentukion Cl~. Pada kedua kasus, hiperpolarisasi kecil ini m e m b a w a > 0-potensial membran semakin jauh dari ambang (Gambar4-16b), menjadikan ambang sulit tercapai d a npotensial aksi Eboleh jadi tidak tercetus—dengan kata lain, membran kinikurang peka-rangsang (lebih sulit dibawa ke ambang oleh -50 - Aktivasi sinaps Potensialm a s u k a n eksitatorik) dibandingkan saat potensial istirahat. -70 y^^EPSP ambangPada keadaan ini, membran dikatakan terinhibisi, d a n hiper-polarisasi kecil pada sel pascasinaps disebut potensial pasca- 15 25 35 45sinaps i n h i b i t o r i k ( i n h i b i t o r y p o s t s y n a p t i c potential, IPSP). Waktu (mdet) D i sel-sel dengan potensial keseimbangan C I \" sama persis (a) Sinaps eksitatorikdengan potensial istirahat (lihat h . 90), peningkatan Pq\" tidakmenyebabkan hiperpolarisasi karena tidak terdapat gaya +30penggerak untuk memindahkan CI\" Membukanya kanal CI\"di sel-sel i n icenderung menahan m e m b r a n pada potensial 11 Aktivasi sinaps Potensialistirahat, menjadikannya sulit mencapai ambang. ambang -50 Perhatikan bahwa EPSP dan IPSP terjadi akibat m e m - 45bukanya kanal-kanal berpintu kimiawi, tidak seperti potensial -70aksi yang tercetus karena membukanya kanal-kanal berpintu- IPSPlistrik. 15 25 35Setiap kombinasi neurotransmiter- Waktu (mdet)reseptor selalu menghasilkan responsyang sama. (b) Sinaps inhibitorikBanyak bahan kimia berfungsi sebagai neurotransmiter (Tabel Gambar 4-16 Potensial Pascasinaps. (a) Potensial pascasinaps4-2). Meskipun neurotransmiter bervariasi antarsinaps, eksitatorik ( E P S P ) yang tercetus akibat aktivasi input prasinapsneurotransmiter yang dilepaskan d isebuah sinaps setiap kali- eksitatorik membawa neuron pascasinaps tersebut lebih dekat kenya selalu sama. Selain itu, d i sebuah sinaps, tiap kali neuro- potensial ambang. (b) Potensial pascasinaps inhibitorik (IPSP) yangtransmiter berikatan dengan kanal-reseptor subsinapsnya, timbul karena aktivasi input prasinaps inhibitorik mendorong neuronselalu dihasilkan perubahan permeabilitas dan, konsekuensi- pascasinaps itu semakin jauh dari potensial ambang.nya, perubahan potensial membran pascasinaps yang sama.Jadi, respons terhadap k o m b i n a s i neurotransmiter-reseptor ngontrol aktivitas yang bergantung pada ketepatan w a k t u —tertentu selalu sama setiap kaUnya; kombinasi i n i tidak m e - misalnya, koordinasi gerakan kompleks.nimbulkan EPSP pada satu keadaan, tetapi mencetuskan IPSPpada kondisi yang lain. Beberapa neurotransmiter (misalnya, Neurotransmiter cepat dibersihkan dariglutamat, n e u r o t r a n s m i t e r e k s i t a t o r i k p a l i n g u m u m d i o t a k ) celah sinaps.biasanya menghasilkan EPSP, sementara yang lain (misalnya,asam gama-aminobutirat, a t a u G A B A , n e u r o t r a n s m i t e r Selama neurotransmiter masih terikat ke kanal-reseptornya,inhibitorik utama d i otak) selalu m e m i c u IPSP. N a m u n , perubahan permeabilitas membran yang bertanggung jawabn e u r o t r a n s m i t e r y a n g l a i n l a g i ( m i s a l n y a , norepinefrin) d a p a t atas EPSP atau IPSP terus berlangsung. Agar n e u r o n pasca-menghasilkan EPSP d i satu sinaps d a n IPSP d i sinaps yang sinaps siap m e n e r i m a pesan berikutnya dari masukan pra-lain, akibat terjadinya perubahan permeabilitas yang berlainan sinaps yang sama atau lain, neurotransmiter harus diinaktifkansebagai respons atas terikatnya neurotransmiter yang sama atau dibersihkan dulu dari celah sinaps usai m e n i m b u l k a npada neuron-neuron pascasinaps yang berbeda. Meskipun respons yang sesuai d ineuron pascasinaps—dengan kata lain,demikian, respons d i sebuah sinaps yang dipengaruhi nore-pinefrin dalam satu kesempatan selalu eksitatorik saja atau • TABEL4 2 Beberapa Neurotransmiterinhibitorik saja. Umum U m u m n y a setiap terminal akson hanya membebaskan satu Asetilkolin Histaminneurotransmiter. Namun, bukti terkini mengindikasikan Dopamin Glisinbahwa, pada beberapa kasus, dapat terjadi pelepasan d u a Norepinefrin Glutamatneurotransmiter berbeda secara bersamaan dari satu terminal Epinefrin Aspartata k s o n . S e b a g a i c o n t o h , glisin d a n G A B A , y a n g s a m a - s a m a Serotonin Asam gama-aminobutirat (GABA)menimbulkan respons inhibitorik, dapat dikemas d a n dibe-baskan dari vesikel sinaps yang sama. Para ilmuwan berspe-kulasi bahwa glisin kerja-cepat danG A B A yang bekerja lebihlambat dapat saling melengkapi satu sama lain dalam m e -

118 BAB 4 masukan eksitatorik (Exl d a nEx2) d a nsatu masukan inhibitorik ( I n i ) — d i sebuah neuron pascasinaps imajiner\"papan tulis\" pascasinaps mesti \"dihapus hingga bersih.\" (Gambar 4-17). Rekaman yang diperlihatkan pada gambarDengan begitu, setelah berikatan dengan kanal-reseptor mencerminkan potensial d isel pascasinaps. Selama kitapascasinaps, neurotransmiter dibersihkan d a n respons mengulas versi yang disederhanakan ini, ingatlah bahwaterhenti. sebenarnya terdapat ribuan sinaps yang berinteraksi dengan cara yang sama pada satu badan sel dan dendrit-dendritnya. Beberapa mekanisme dapat membersihkan neurotrans-miter: Neurotransmiter boleh jadi berdifusi menjauhi celah SUMASI TEMPORAL A n g g a p l a h E x l m e m i l i k i potensial aksisinaps, diinaktifkan oleh enzim spesifik pada m e m b r a n yang menyebabkan EPSP di neuron pascasinaps. Setelah EPSPsubsinaps, atau masuk kembali secara aktif ke terminal akson ini lenyap, potensial aksi lain tercetus di E x l , sebuah EPSPmelalui mekanisme transpor di membran prasinaps. Begitu yang sama kuat muncul sebelum akhirnya mereda (Gambarmasuk lagi, neurotransmiter dapat disimpan dan dibebaskan 4-17a). Selanjutnya, anggaplah E x l memiliki dua potensialdi lain waktu (didaur ulang) sebagai respons terhadap aksi yang timbul berturut-turut (Gambar 4-17b). Potensialpotensial aksi berikutnya atau dihancurkan oleh enzim-enzim aksi pertama di E x l menghasilkan EPSP di m e m b r a n pasca-d i d a l a m synaptic knob. M e t o d e y a n g d i g u n a k a n b e r g a n t u n g sinaps. Sementara m e m b r a n pascasinaps masih terdepolarisasi sebagian akibat EPSP pertama ini,potensial aksi kedua di E x lrp a d a m a s i n g - m a s i n g s i n a p s . menghasilkan EPSP kedua. Karena potensial berjenjang tidak ^^„^i.^ B e b e r a p a o b a t b e k e r j a d e n g a n m e m e n g a r u h i p e m - memiliki periode refrakter, EPSP kedua dapat ditambahkan bersihan neurotransmiter spesifik dari sinaps. ke EPSP pertama, membawa membran ke ambang dan men- C o n t o h n y a , penghambat ambilan-kembali seroto- cetuskan potensial aksi di neuron pascasinaps. Sejumlah EPSP nin selektif ( s e l e c t i v e s e r o t o n i n r e u p t a k e i n h i b i t o r s , dapat ditambah satu sama lain atau dijumlahkan karena EPSP SSRI), sesuai n a m a n y a , m e n g h a m b a t secara selektif bertahan lebih lama dari potensial aksi penyebabnya. Neurona m b i l a n - k e m b a l i serotonin k e d a l a m t e r m i n a l a k s o n p r a s i n a p s , prasinaps (Exl) dapat pulih dari periode refrakternya sesudahsehingga memperlama kerja neurotransmiter pada sinaps potensial aksi yang pertama dan memiliki potensial aksiyang memanfaatkan zatkimia perantara ini. Penghambat kedua, menghasilkan EPSP kedua d ineuron pascasinaps,a m b i l a n - k e m b a l i s e r o t o n i n s e l e k t i f , s e p e r t i Prozac d a n Paxil, sebelum EPSP pertama berakhir.diresepkan untuk mengobati depresi, yang salah satunyaditandai dengan defisiensi serotonin. Serotonin terlibat dalam Penjumlahan beberapa EPSP yang terjadi hampir ber-j a r a s s a r a f y a n g m e n g a t u r mood d a n p e r i l a k u . samaan akibat eksitasi berturut-turut sebuah neuron prasinaps d i k e n a l s e b a g a i sumasi temporal (tempus b e r a r t i \" w a k t u \" ) .Resultan potensial pascasinaps Aktualnya, boleh jadi diperlukan hingga 50 EPSP untukbergantung pada jumlah aktivitas semua m e m b a w a m e m b r a n pascasinaps ke ambang. Setiap potensialmasukan prasinaps. aksi d isebuah neuron prasinaps m e m i c u pengosongan se- jumlah vesikel sinaps. Jumlah neurotransmiter yang dibebas-EPSP dan IPSP adalah potensial berjenjang. Tidak seperti kan dan besar perubahan potensial pascasinaps yang dihasil-potensial aksi, yang berperilaku sesuai h u k u m tuntas-atau- kan berkaitan secara langsung dengan frekuensi potensial aksigagal, kuat potensial berjenjang dapat bervariasi, tidak me- prasinaps. Karena itu, salah satu cara untuk m e m b a w amiliki periode refrakter, d a n dapat dijumlahkan (ditam- m e m b r a n pascasinaps ke ambang adalah melalui eksitasi ber-bahkan satu sama lain). Apa mekanisme dan kemaknaan ulang yang cepat dari satu masukan persisten.penjumlahan (sumasi) ini? SUMASI SPASIAL M a r i l a h k i t a l i h a t a p a y a n g t e r j a d i d i Kejadian-kejadian yang berlangsung d isebuah sinaps neuron pascasinaps jika kedua masukan eksitatorik dirangsangmenghasilkan EPSP atau IPSP di neuron pascasinaps. N a m u n , secara bersamaan (Gambar 4-17c). Potensial aksi di E x l atau-jika satu EPSP tidak dapat membawa neuron pascasinaps k e pun Ex2 akan menghasilkan EPSP d ineuron pascasinaps;ambang dan satu IPSP malah membawa potensial semakin meskipun demikian, jika sendirian, masing-masing potensialjauh dari ambang, bagaimana dapat potensial aksi tercetus di aksi tersebut tidak dapat membawa membran k e ambangneuron pascasinaps? Jawabannya adalah karena u m u m n y a untuk mencetuskan potensial aksi pascasinaps. N a m u n , po-ada ribuan masukan prasinaps yang diterima oleh sebuah tensial aksi simultan di E x l dan Ex2 menghasilkan EPSP yangbadan sel saraf dari banyak n e u r o n lain. Sebagian m a s u k a n saling menambahkan, membawa membran pascasinaps k eprasinaps ini boleh jadi membawa informasi sensorik dari ambang sehingga potensial aksi tercetus. Penjumlahan bebe-lingkungan; sebagian m u n g k i n memberi sinyal tentang rapa EPSP yang tercetus secara bersamaan dari sejumlah m a -perubahan internal dalam keseimbangan homeostatis; seba- sukan prasinaps (dengan kata lain, dari berbagai titik dalamgian m u n g k i n menghantarkan sinyal dari pusat-pusat kendali \"ruang\") dikenal sebagai sumasi spasial. Karena itu, cara keduadi otak; dan yang lain dapat saja m e m b a w a potongan informasi u n t u k m e m b a n g k i t k a n potensial aksi d i sel pascasinaps adalahyang lain lagi. D a l a m satu kesempatan, seberapa pun banyak- melalui aktivasi simultan beberapa masukan eksitatorik. Sekalinya (dapat ratusan), neuron prasinaps ini tereksitasi sehingga lagi, pada kenyataannya, diperlukan hingga 50EPSP simultanmemengaruhi tingkat aktivitas neuron pascasinaps. Resultan untuk membawa membran pascasinaps ke ambang.p o t e n s i a l pascasinaps ( g r a n d postsynaptic potential, GPSP)adalah gabungan semua EPSP dan IPSP yang terjadi hampir Layaknya EPSP, IPSP dapat mengalami sumasi temporalbersamaan. m a u p u n spasial. N a m u n , ketika IPSP saling menambahkan, potensial makin lama makin menjauh dari ambang. N e u r o n pascasinaps dapat dibawa k eambang melaluisumasi temporal a t a u sumasi spasial. U n t u k m e n g i l u s t r a s i k a nkedua metode sumasi ini, kita akan mengamati kemungkinan-kemungkinan interaksi antara tiga masukan prasinaps—dua





m a m p u menjalankan beragam fungsi, bergantung pada Prinsip Komunikasi Saraf dan Hormon 1 2 1sumbernya, distribusinya, dan interaksinya dengan berbagaijenis sel. Karena i t u , beberapa h o r m o n juga bekerja sebagai gambar). Eksitasi A sendirian menghasilkan EPSP di neuronneuromodulator yang memengaruhi fungsi sinaps. pascasinaps C .Sekarang m a r i kita anggap B terangsang ber- samaan dengan A .Neurotransmiter dari terminal B akanInhibisi atau fasilitasi prasinaps dapat b e r i k a t a n d i t e r m i n a l A , m e n g u r a n g i Ca^\"^ y a n g m a s u k k esecara selel<tif mengubah keefektifan t e r m i n a l A . B e r k u r a n g n y a Ca^\"^ y a n g m a s u k b e r a r t i l e b i hmasukan prasinaps. sedikit neurotransmiter yang dilepaskan dari A. Perhatikan bahwa neuron B modulatorik dapat menekan pelepasanSelain neuromodulasi, cara lain menekan atau meningkatkan neurotransmiter dari A hanya jika A tereksitasi. Jika inhibisikeefektifan sinaps adalah inhibisi atau fasilitasi prasinaps. prasinaps oleh B ini menghalangi A membebaskan neuro-Kadang-kadang, adaneuron ketiga yang memengaruhi transmiternya, tidak tercetus, khususnya, EPSP di m e m b r a naktivitas antara ujung prasinaps dan neuron pascasinaps. pascasinaps C dari masukan A .Akibatnya, tidak terjadiTerminal akson prasinaps (berlabel A d iGambar 4-18) itu perubahan potensial neuron pascasinaps meskipun terdapatsendiri dapat disarafi oleh terminal akson lain (berlabel B). potensial aksi di A.Neurotransmiter yang dibebaskan dari terminalBmodulatorikberikatan dengan reseptor d iterminal A .Pengikatan ini Akankah pembentukan simultan IPSP melalui aktivasimengubah jumlah neurotransmiter yang dibebaskan dari masukan inhibitorik untuk meniadakan EPSP yang dihasilkanterminal A sebagai respons terhadap potensial aksi. Jika dari aktivasi Amencapai basil yang sama? Tidak juga. Aktivasijumlah neurotransmiter yang dilepaskan dari A berkurang, m a s u k a n i n h i b i t o r i k ke sel C akan menghasilkan IPSP di self e n o m e n a n y a d i k e n a l s e b a g a i inhibisi prasinaps. J i k a b e r - C, tetapi IPSP ini dapat meniadakan tidak hanya EPSP darit a m b a h , e f e k n y a d i s e b u t fasilitasi prasinaps. masukan Aeksitatorik, tetapi juga setiap EPSP yang dihasilkan oleh terminal eksitatorik lain, misalnya terminal Ddi Gambar Marilah kita melihat lebih dekat bagaimana proses ini 4-18. Keseluruhan m e m b r a n pascasinaps mengalami hiperpo-b e r l a n g s u n g . A n d a s u d a h m e n g e t a h u i b a h w a m a s u k n y a Ca^\"^ larisasi oleh IPSP sehingga meniadakan informasi eksitatorikke terminal akson menyebabkan pelepasan neurotransmiter yang m a s u k ke bagian sel m a n a p u n dari m a s u k a n prasinapsmelalui eksositosis vesikel sinaps. Jumlah neurotransmiter apa pun. Proses i n i berbeda dengan inhibisi prasinaps (atauyang dibebaskan dari terminal A bergantung pada berapa fasilitasi prasinaps) yang bekerja dengan cara yang jauh lebihb a n y a k Ca^\"^ y a n g m a s u k k e t e r m i n a l i n i sebagai r e s p o n s ter- spesifik. Inhibisi prasinaps merupakan cara menghambat,h a d a p p o t e n s i a l aksi. M a s u k n y a Ca^\"^ k e t e r m i n a l A , selanjut- secara selektif, m a s u k a n t e r t e n t u h i n g g a k e n e u r o n p a s c a s i n a p snya, dapat dipengaruhi oleh aktivitas di terminal B modula- tanpa m e m e n g a r u h i kontribusi setiap masukan lain. Sebagaitorik. Kita akan menggunakan inhibisi prasinaps sebagai contoh, eksitasi B secara spesifik menghalangi pembentukanilustrasinya (Gambar 4-18). Jumlah neurotransmiter yang di- EPSP di neuron pascasinaps dari neuron prasinaps A eksita-bebaskan dari terminal A prasinaps, sebuah masukan eksi- torik, tetapi tidak berpengaruh pada masukan prasinapstatorik pada contoh kita, memengaruhi potensial di neuron eksitatorik lain. Masukan D eksitatorik dapat tetap meng-pascasinaps tempat terminal ini berakhir (berlabel Cd i hasilkan EPSP di n e u r o n pascasinaps, bahkan saat B sedang tereksitasi. Integrasi neuron jenis ini adalah cara lain untuk dapat memodifikasi sinyal listrik antarneuron dengan seksama.- TABEL4-3 Perbandingan Neurotransmiter Klasik dan NeuropeptidaKarakteristik Neurotransmiter Klasik NeuropeptidaUkuran Kecil (satu asam amino atau bahan kimia Besar (2 hingga 4 0 asam amino)Tempat sintesis terkait)Tempat Penyimpanan Retikulum endoplasma dan kompleks Golgi di badan sel; Sitosol pada synaptic knob d i p i n d a h k a n ke synaptic knob m e l a l u i t r a n s p o r a k s o n Vesikel sinaps kecil-kecil di terminal akson Vesikel berinti-padat besar-besar di terminal aksonTempat pelepasan Terminal akson Terminal akson; dapat disekresikan bersama-sama neurotransmiterJumlah yang dilepaskan Bervariasi, bergantung pada sinaps Konsentrasi jauh lebih rendah daripada neurotransmiter klasikKecepatan d a n lama kerja Respons cepat, singkat Respons lambat, tahan lamaTempat Kerja M e m b r a n subsinaps sel pascasinaps Bagian non-sinaps di sel prasinaps a t a u p u n pascasinapsEfek Biasanya m e n g u b a h potensial sel Memodulasi keefektifan sinaps melalui perubahan jangka- pascasinaps dengan membuka kanal ion panjang pada sintesis neurotransmiter atau reseptor pascasinaps spesifik

122 BAB 4 y a n g d i k e n a l s e b a g a i toleransi obat. K e t i k a m o l e k u l k o k a i n berdifusi keluar, perasaan nikmat tersebut menguap karenaObat dan penyakit dapat memodifikasi tingkat n o r m a l aktivitas d o p a m i n tidak lagi \" m e m u a s k a n \" sel pascasinaps yang kebutuhan akan rangsangnya sudah jauhtransmisi sinaps. melampaui normal. Pemakai kokain yang mencapai kondisi ini akan gelisah dan sangat depresi. Pengguna dapat n y a m a n Sebagian besar obat yang memengaruhi sistem saraf kembali hanya dengan mengonsumsi lebih banyak kokain. bekerja dengan mengubah mekanisme d i sinaps. Namun, pemakaian berulang kokain sering kali memodifikasi * Obat-obat sinaptik ini dapat menghambat efek yang kepekaan terhadap obat tersebut; pengguna tidak lagi mera- tidak diinginkan atau meningkatkan efek yang sakan kenikmatan dari obat itu, tetapi mengalami^e/a/aputus-diinginkan. K e m u n g k i n a n obat bekerja dengan (1) mengubah obat y a n g t i d a k m e n y e n a n g k a n b e g i t u e f e k o b a t m e r e d a .sintesis, penyimpanan, atau pelepasan neurotransmiter; (2) P e m a k a i b i a s a n y a m e n j a d i kecanduan, t e r o b s e s i u n t u k m e n -memodifikasi interaksi neurotransmiter dengan reseptor dapatkan obat tersebut dengan segala cara, awalnya d e m ipascasinaps; ( 3 ) memengaruhi ambilan-kembali atau merasakan sensasi kenikmatan, tetapi seiring m a k i n lamanyadestruksi neurotransmiter; dan (4) mengganti neurotransmiter penggunaan, h a l itu dilakukan u n t u k menghindari gejalayang kurang dengan transmiter pengganti. putus-obat yang tidak menyenangkan. Kokain disalahgunakan Anda telah mempelajari tentang SSRI. Contoh lain, oleh jutaan orang yang telah kecanduan akan khasiat peng-kokain, o b a t y a n g s e r i n g d i s a l a h g u n a k a n d i m a s y a r a k a t , ubah-pikiran obat ini, dengan dampak sosial dan e k o n o m im e n g h a l a n g i a m b i l a n - k e m b a l i n e u r o t r a n s m i t e r dopamin d i yang parah.terminal prasinaps. Obat ini bekerja dengan berikatan secarakompetitif pada transporter ambilan-kembali dopamin, yaitu Transmisi sinaps juga rentan terhadap toksin saraf, yangmolekul protein yang mengambil dopamin yang dibebaskan dapat m e n i m b u l k a n gangguan sistem saraf dengan bekerja didari celah sinaps d a n mengirimnya kembali k e terminal bagian prasinaps ataupun pascasinaps. Sebagai contoh, d u aakson. Karena kokain menempati transporter dopamin, toksin saraf yang berbeda, toksin tetanus dan striknin, bekerjadopamin berada di celah sinaps lebih lama dari biasanya dan di bagian sinaps yang berbeda u n t u k menghalangi impuls i n -terus berinteraksi dengan reseptor pascasinaps. Akibatnya, hibitorik, sementara masukan eksitatorik tidak terganggu.terjadi aktivasi berkepanjangan jaras-jaras saraf yang Toksin tetanus menyebabkan tidak dibebaskannya neuro-menggunakan dopamin sebagai neurotransmiternya, transmiter inhibitorik spesifik dari masukan prasinaps,terutama jaras yang berperan dalam sensasi nikmat. Pada sedangkan striknin menyekat reseptor inhibitorik pascasinapshakikatnya, ketika terdapat kokain, saklar saraf d i jaras spesifik.kenikmatan terkunci dalam posisi \"on\". Kokain m e n i m b u l k a n kecanduan karena neuron yang ter- Toksin tetanus m e n y e b a b k a n t i d a k d i b e b a s k a n n y a G A B Al i b a t terdesensitisasi t e r h a d a p o b a t t e r s e b u t . S e t e l a h d i r a n g s a n g dari masukan prasinaps inhibitorikyang berakhir d i neuronterus dalam jangka panjang, sel-sel pascasinaps tidak m a m p u yang menyarafi otot rangka. Masukan eksitatorik tiada hentilagi menyalurkan impuls secara n o r m a l menyeberangi sinaps ke neuron-neuron ini menyebabkan spasme otot yang tidaktanpa meningkatkan dosis obat. Pada penggunaan kokain terkontrol. Pada awal penyakit, spasme ini terjadi terutama dijangka panjang, khususnya, j u m l a h reseptor dopamin di otak o t o t r a h a n g , m e m u n c u l k a n i s t i l a h lockjaw ( t r i s m u s ) b a g iberkurang sebagai respons atas berlimpahnya z a t yang kondisi tersebut. Selanjutnya, spasme meluas k e otot-ototdisalahgunakan itu. Akibat desensitisasi ini, pemakai lambat yang bertanggung jawab atas perrnapasan dan, jika sudahlaun harus meningkatkan dosis kokain u n t u k memperoleh demikian, menyebabkan kematian.s e n s a s i k e n i k m a t a n ( a t a u \"high\") y a n g s a m a , s e b u a h f e n o m e n a Potensial 0) Potensial membran Qo. • ambang direkam ' Potensial SeIC istirahatpascasinaps Waktu (mdet)Gambar 4-18 Inhibisi prasinaps. A, ujung terminal eksitatorik pada sel pascasinaps C, dengan sendirinya disarafi oleh terminal B inhibitorik.Stimulasi terminal A saja menghasilkan EPSP di sel C, tetapi stimulasi bersamaan dengan terminal B mencegah pembebasan neurotransmitereksitatorik dari terminal A. Akibatnya, tidak ada EPSP yang terbentuk di sel C meskipun terminal A nyata-nyata dirangsang. Inhibisi prasinaps inisecara selektif menekan aktivitas dari terminal A tanpa menekan masukan eksitatorik lain ke sel C. Stimulasi terminal D eksitatorik menghasilkanEPSP di sel C meskipun terminal B inhibitorik dirangsang secara bersamaan karena terminal B hanya menghambat terminal A.

Striknin b e r s a i n g d e n g a n n e u r o t r a n s m i t e r i n h i b i t o r i k Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 123lain, glisin, d i reseptor pascasinaps. Toksin ini berikatandengan reseptor, tetapi tidak langsung m e n g u b a h potensial sel betapa besarnya dan rumitnyajalinan yang dapat terbentuk dipascasinaps dengan cara apa pun. Striknin malah menyekat antara neuron-neuron ini melalui jaras konvergen dan di-reseptor tersebut sehingga tidak dapat berinteraksi dengan vergen, A n d a dapat mulai membayangkan betapa kompleks-glisin ketika glisin dibebaskan dari ujung prasinaps inhibitorik. nya mekanisme hubungan antarneuron dalam sistem sarafKarena i t u ,striknin melenyapkan inhibisi pascasinaps kita. Komputer paling canggih sekalipun masih tidak serumit(pembentukan IPSP) di jaras saraf yang menggunakan glisin otak manusia. \"Bahasa\" sistem saraf—yaitu semua komunikasisebagai neurotransmiter inhibitorik. Jaras eksitatorik yang antarneuron—berwujud potensial berjenjang, potensial aksi,aktif tanpa henti menyebabkan kejang, spastisitas otot, dan sinyal neurotransmiter menyeberangi sinaps, d a n bentuk-kematian. bentuk percakapan kimiawi non-sinaps lainnya. Semua aktivitas tanggung jawab sistem saraf—semua sensasi, semua Banyak obat dan penyakit lain yang memengaruhi trans- perintah untuk menggerakkan otot, semua pikiran, semuamisi sinaps, tetapi—sebagaimana terilustrasi melalui contoh- emosi, semua ingatan, semua inspirasi kreativitas—bergantungcontoh d iatas—setiap tempat d isepanjang jaras bersinaps pada pola sinyal listrik dan kimia antarneuron d i sepanjangrentan terpengaruh. jaras saraf yang kompleks ini.Neuron-neuron terhubung melalui jaras Sebuah n e u r o n berkomunikasi dengan sel-sel yang dipe-konvergen dan divergen yang kompleks. ngaruhinya dengan membebaskan neurotransmiter. Namun, mekanisme ini hanya salah satu cara komunikasi antarsel.Terdapat d u ahubungan penting antarneuron: konvergensi Sekarang kita akan membahas semua cara yang digunakandan divergensi. Sebuah neuron dapat disinapi dengan banyak oleh sel u n t u k \"bercakap-cakap\" dengan sel lain.n e u r o n l a i n . H u b u n g a n s e m a c a m i n i d i k e n a l s e b a g a i kon-vergensi ( G a m b a r 4 - 1 9 ) . M e l a l u i m a s u k a n k o n v e r g e n , s a t u sel Periksa Pemahaman Anda 4.4dipengaruhi oleh ribuan sel lain. Konsekuensinya, satu sel i n imemengaruhi tingkat aktivitas banyak sellain melalui di- 1. Jelaskan mengapa sinaps hanya berjalan searah, dari neuronv e r g e n s i k e l u a r a n . I s t i l a h divergensi m e r u j u k p a d a p e r c a b a n g - prasinaps ke neuron pascasinaps.an t e r m i n a l akson sehingga satu sel bersinaps dengan dan m e -m e n g a r u h i banyak sel lain. 2. Gambarkan grafik EPSP dan IPSP, yang memperlihatkan jarak relatifnya masing-masing terhadap potensial ambang. Perhatikan bahwa sebuah neuron dapat menjadi neuronpascasinaps bagi neuron-neuron yang berakhir di neuron itu, 3. Tuliskan perbedaan antara sumasi temporal dan sumasi spasial.tetapi dapat pula menjadi n e u r o n prasinaps bagi sel-sel laint e m p a t n e u r o n t e r s e b u t b e r a k h i r . J a d i , i s t i l a h prasinaps d a n 4.51 Komunikasi Antarselpascasinaps h a n y a m e r u j u k p a d a s a t u s i n a p s . S e b a g i a n b e s a r dan Transduksi Sinyalneuron merupakan prasinaps bagi satu kelompok neuron danpascasinaps bagi kelompok lain. Koordinasi berbagai aktivitas sel-sel d iseluruh t u b u h guna mempertahankan kelangsungan hidup d a n menghasilkan D i otak saja, diperkirakan terdapat 100 m i l i a r n e u r o n dan respons lain yang dikehendaki bergantung pada kemampuan10''' (100 triliun) sinaps! Sebuah n e u r o n boleh jadi terhubung sel u n t u k b e r k o m u n i k a s i satu sama lain.dengan 5000 hingga 10.000 neuron lain. Ketika m e m i k i r k a nGambar 4-19 Konvergensi dan divergensi. Tanda panah menunjukkan arah penyaluran informasi.

124 BAB 4 efek, zat k i m i a perantara ekstrasel i n i harus berikatan dengan reseptor sel sasaran yang spesifik u n t u k n y a . S e m u a reseptorKomunikasi antarsel terutama diatur berupa glikoprotein transmembran, yaitu protein integraloleh zat kimia perantara ekstrasel. yang terentang menembus membran plasma dan memiliki rantai-rantai karbohidrat yang melekat pada permukaanKomunikasi antarsel dapat berlangsung secara langsung luarnya (lihat h . 63). Sebuah sel dapat m e m i l i k i beberapa ribum a u p u n t a k - l a n g s u n g ( G a m b a r 4 - 2 0 ) . K o m u n i k a s i langsung hingga beberapa juta reseptor, dengan ratusan hingga 100.000a n t a r s e l m e l i b a t k a n k o n t a k fisik a n t a r a s e l - s e l y a n g b e r - di antaranya diperuntukkan bagi zat k i m i a perantara yanginteraksi: sama. Sel-sel berbeda jenis memiliki kombinasi reseptor yang berbeda pula, m e m u n g k i n k a n reseptor bereaksi secara1 . Melalui taut celah dan, boleh jadi, \"tunneling nanotube.\" individual terhadap beragam zat k i m i a perantara ekstraselCara komunikasi antarsel yang paling intim adalah melalui regulatorik. Hampir 5 % dari semua g e npada manusiataut celah, terowongan kecil yang menjembatani sitoplasma menyandi sintesis reseptor m e m b r a n ini, m e n u n j u k k a ndua sel bersebelahan pada beberapa jenis jaringan. M e l a l u i pentingnya mekanisme komunikasi antarsel ini.taut celah, ion dan molekulkecil secara langsung dipertukarkanantara sel-sel bersebelahan yang berinteraksi tanpa pernah Keempat jenis zat kimia perantara ekstrasel berbedamasuk ke CES (lihat h. 68). sumbernya, jaraknya ke tempat kerjanya, dan caranya men- capai tempat kerjanya. Baru-baru ini, penelitimenemukan struktur yang disinyalirsebagai rute baru pertukaran bahan antarsel—filamen tipis 1. Parakrin a d a l a h zat k i m i a p e r a n t a r a l o k a l y a n g b e r e f e kpanjang berongga yang disebut tunneling nanotube, atau hanya pada sel-sel sekitar dalam lingkungan dekat tempatT N T — y a n g terbentuk d i antara beragam jenis sel yang d i - s e k r e s i n y a . (Autokrin b a h k a n l e b i h t e r l o k a l i s a s i — s e t e l a htumbuhkan di laboratorium (Gambar 4-21). Walaupun ke- disekresi, zat k i m i a perantara i n i hanya bekerja pada sel yangberadaan T N T dalam jaringan organik belum dapat dipastikan menyekresinya.) Karena parakrin terdistribusi melalui difusi(struktur ini rapuh dan mudah rusak pada kondisi yang sederhana di dalam cairan interstisial, kerjanya terbatas padadipakai dalam penyiapan sampel jaringan untuk pemeriksaan jarak dekat. Parakrin tidak dapat masuk ke dalam darah dalammikroskopik), sejumlah studi mengindikasikan bahwa jumlah bermakna karena cepat diinaktifkan oleh enzim-enzimjembatan antarsel ini berfungsi sebagai rute bagi pemindahan l o k a l . S a l a h s a t u c o n t o h p a r a k r i n a d a l a h histamin, y a n gselektif muatan berukuran lebih besar (termasuk protein atau dibebaskan dari jaringan ikat jenis tertentu sewaktu responsbahkan organel, seperti mitokondria) yang relatif jauh dari peradangan pada jaringan yang terserang atau cedera (lihat h.satu selk e sellain. Sementara sel-sel yang dihubungkan 447). Histamin menyebabkan, di antara efek-efek lain, dilatasimelalui taut celah berjarak dekat (2-4 n m ) , panjang T N T (pelebaran) pembuluh darah di sekitarnya untuk meningkat-dapat mencapai 150 p m (150.000 n m ) . Selain itu,lubang taut kan aliran darah ke jaringan. Efek ini mendatangkan pasokancelah b e r d i a m e t e r 1,5 n m , b a n d i n g k a n d e n g a n d i a m e t e r T N T tambahan sel-sel pertahanan bawaan-darah k e tempatyang jauh lebih besar, 5 0hingga 200 n m . Karena perbedaan cedera.utama antara T N T dan taut celah ini, T N T dapat m e m i n d a h k a nmuatan yang lebih besar dalam jarak yang lebih j auh dibanding 2. Seperti y a n g b a r u A n d a pelajari, n e u r o n - n e u r o n berko-taut celah. Peneliti telah mengidentifikasi protein m o t o r i k munikasi secara langsung dengan sel-sel yang disarafinya (sel(lihat h. 48) pada T N T yang diyakini membantu memindahkan s a s a r a n n y a ) d e n g a n m e m b e b a s k a n neurotransmiter, z a tbahan melalui terowongan panjang ini. Bukti lebih lanjut kimia perantara jangkauan-pendek, sebagai respons atasmenunjukkan bahwa sejumlah virus, termasuk H I V (virus sinyal listrik (potensial aksi). Sebagaimana parakrin, neuro-penyebab A I D S ) , dapat \"membajak\" T N T untuk berpindah transmiter berdifusi dari tempat pelepasannya menyeberangisecara langsung di antara sel-sel tanpa m e m a s u k i CES. ruang ekstrasel sempit u n t u kbekerja setempat pada sel sasaran yang terhubung, boleh jadi neuron lain, otot, atau kelenjar.2 . Melalui hubungan langsung sesaat penanda permukaan. Neuron itu sendiri dapat membawa sinyal listrik dalam jarakBeberapa sel, seperti sel sistem i m u n , m e m i l i k i - p e n a n d a k h u - jauh (sepanjang akson), tetapi zatkimia perantara yangsus d i m e m b r a n permukaannya, yang m e m u n g k i n k a nsel dilepaskan d i terminal akson bekerja dalam jangkauantersebut b e r h u b u n g a n langsung dengan sel lain yang m e m i l i k i pendek—hanya menyeberangi celah sinaps.penanda yang cocok u n t u k interaksi sesaat. M e k a n i s m e i n im e r u p a k a n cara sel i m u n penghancur-sel pada sistem perta- 3. Hormon a d a l a h zat k i m i a p e r a n t a r a j a n g k a u a n - p a n j a n ghanan tubuh secara spesifik mengenali dan secara selektif yang secara spesifik disekresikan ke dalam darah oleh kelenjarm e n g h a n c u r k a n hanya sel yang tidak diinginkan,misalnya sel endokrin sebagai respons atas sinyal yang sesuai. D a r a hkanker, sedangkan sel tubuh sendiri yang sehat tidak mengangkut zat k i m i a perantara tersebut k e bagian-bagianterpengaruh (lihat h. 471). t u b u h lainnya, tempat h o r m o n m e n i m b u l k a n efek pada sel sasaran yang lumayan jauh dari tempat pelepasannya. Hanya Cara tersering yang d i l a k u k a n sel u n t u k b e r k o m u n i k a s i sel sasaran h o r m o n tertentu yang m e m i l i k i reseptor m e m b r a ns a t u s a m a l a i n a d a l a h secara tidak langsung m e l a l u i zat kimia u n t u k berikatan dengan h o r m o n ini. Sel yang b u k a n sasaranperantara ekstrasel a t a u molekul sinyal, y a n g t e r d i r i a t a s tidak dipengaruhi oleh h o r m o n bawaan-darah apa p u n yange m p a t j e n i s : parakrin, neurotransmiter, hormon, d a n neuro- hingga di sel tersebut.hormon. P a d a t i a p - t i a p j e n i s , z a t k i m i a p e r a n t a r a s p e s i f i k(molekul sinyal) disintesis oleh sel-sel pengendali khusus 4 . Neurohormon a d a l a h h o r m o n y a n g d i b e b a s k a n k e d a l a muntuk menjalankan fungsi tertentu. Setelah dibebaskan k e d a r a h o l e h neuron neurosekretorik. S e p e r t i k e b a n y a k a ndalam CES melalui stimulasi yang sesuai, zat k i m i a perantara neuron, neuron neurosekretorik dapat merespons d a ne k s t r a s e l i n i b e k e r j a p a d a s e l - s e l k h u s u s l a i n n y a , sel sasaranperantara, dengan mekanisme tertentu. Untuk menimbulkan





Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 127Ion - g^ O Perantara Perantara O Perantara O Perantara (pertama) 0 ekstrasel terikat ekstrasel - ekstrasel terikat ekstrasel terikat ke reseptor. ke reseptor. ke reseptor. Enzim- — - Perantara (pertama) ekstrasel Perantara reseptor CES ekstrasel - Reseptor bergandeng protein G Membran I plasma Q Terikatnya Tempat Q Terikatnya Q Reseptor Protein G Q Protein G CIS perantara memicu protein - perantara memicu mengaktifkan aktif mengaktifkan Protein terbukanya kanal. kinase aktivasi tempat protein G. protein efektor. efektor aktif enzim protein kinase. Q Ion masuk. Q Protein Perantara (boleh jadi Q Protein kinase efektor kedua Masuknya lewat mengaktifkan menghasilkan ( ion sejumlah protein sasaran. perantara kedua. langkah) Q Protein sasaran(boleh jadi Protein 9 yang aktif O Perantaralewat sasaran mencetuskan respons keduasejumlah aktif sel yang diinginkan. mengaktifkanlangkah) protein kinase. Q Masuknya ion Protein menimbulkan Q Protein kinase respons sel yang kinase aktif diinginkan. mengaktifkan protein sasaran. (boleh jadi lewat Respons sel Respons sel sejumlah langkah)(a) Kanal-reseptor berpintu kimlawl (b) Enzim-reseptorGambar 4-22 Jenis-jenis reseptor menurut mekanisme kerjanya. Protein sasaran(a) Sebuah /<ana/-resepto/-membuka ketika zat kimia perantara ekstrasel Q Protein aktif sasaranterikat padanya. Akibatnya, ion masuk ke sel dan pada akhirnya menimbulkan respons selmenimbulkan respons sel. (b) Tempat enzim di sisi sitoplasma sebuah yang diinginkan.enzim-resptor t e r a k t i f k a n s e w a k t u z a t k i m i a p e r a n t a r a e k s t r a s e l t e r i k a tpada sisi yang menghadap ke luar sel. Enzim terikat-reseptor yang aktiftersebut pada akhirnya memicu respons sel. (c) Terikatnya sebuah Respons selp e r a n t a r a ( p e r t a m a ) e k s t r a s e l p a d a sisi e k s t r a s e l reseptor bergandengprotein G m e n g a k t i f k a n p r o t e i n e f e k t o r t e r i k a t - m e m b r a n d e n g a n p e r a n t a - (c) Reseptor bergandeng protein Graan antara (zat antara) protein G. Protein efektor ini menghasilkan per-a n t a r a k e d u a {second messenger) i n t r a s e l , y a n g p a d a a k h i r n y a m e n -cetuskan respons sel.reseptor menambahkan gugus fosfat k eprotein yang terikat sinyal) k e reseptor m e m b r a n permukaan yang spesifiktersebut. Akibat fosforilasi,protein sasaran berubah bentuknya b a g i n y a . P a d a j a r a s i n i , reseptor bergandeng dengan protein G,dan fungsinya (teraktifkan),memungkinkannya mencetuskan t e p a t n y a d i s e b u t reseptor bergandeng protein G, y a n grespons sel yang diinginkan. Pada jaras i n i , bagian protein menyelinap menembus membran (lihat Gambar 4-22c).yang terfosforilasi secara spesifik, pada reseptor m a u p u n Terikatnya perantara pertama k e reseptor mengaktifkanprotein sasaran, mengandung asam amino tirosin. Karena protein G, y a n g m e r u p a k a n a n t a r a t e r i k a t - m e m b r a n y a n gs p e s i f i s i t a s n y a , e n z i m - r e s e p t o r s e m a c a m i n i d i s e b u t tirosin melintas d isepanjang membran untuk mengubah aktivitaskinase. H o r m o n i n s u l i n , y a n g b e r p e r a n u t a m a d a l a m m e - p r o t e i n m e m b r a n t e r d e k a t y a n g d i s e b u t protein efektor.melihara homeostasis glukosa, menghasilkan efeknya melalui Begitu berubah, protein efektor memicu peningkatant i r o s i n k i n a s e . B a n y a k f a k t o r p e r t u m b u h a n {growth factor) k o n s e n t r a s i p e r a n t a r a i n t r a s e l , d i k e n a l s e b a g a i perantarayang m e m b a n t u m e n g a t u r p e r t u m b u h a n d a n pembelahan sel, kedua. P e r a n t a r a k e d u a m e n e r u s k a n p e r i n t a h m e l a l u i s e b u a hs e p e r t i nerve growth factor d a n epidermal growth factor, j u g a kaskade reaksi b i o k i m i a w i d i d a l a m sel, yang m e n y e b a b k a nbekerja melaluijaras ini. perubahan bentuk dan fungsi protein sasaran. Protein sasaran yang aktif i n i m e n g h a s i l k a n respons sel y a n g d i p e r i n t a h k a nSebagian besar zat kimia perantara oleh perantara pertama. Perantara kedua (paling lazim)ekstrasel mengaktifkan jaras perantara- mengaktifkan protein kinase intrasel, yang memicu fosforilasikedua melalui reseptor bergandeng dan, dengan demikian, mengubah fungsi protein sasaran.protein G. Jaras intrasel yang diaktifkan oleh perantara kedua sangat m i r i p pada beragam sel m e s k i p u n respons a k h i r n y a berbeda-Jaras perantara-kedua diawali dengan terikatnya perantara beda. Keberagaman respons bergantung pada spesialiasi sel,pertama (alias zat k i m i a perantara ekstrasel, alias m o l e k u l bukan mekanisme yang digunakan.

128 BAB 4 pascasinaps, sebuah proses yang sudah A n d a kenal. Sinaps y a n g m e l i b a t k a n r e s p o n s c e p a t i n i d i a n g g a p sinaps \"cepat\". Kurang lebih separuh obat-obat yang diresepkan N a m u n , cara lain transmisi sinaptik yang digunakan oleh s e b a g i a n n e u r o t r a n s m i t e r , m i s a l n y a serotonin, m e l i b a t k a nf dewasa inibekerja pada reseptor bergandeng protein aktivasi perantara kedua intrasel. Sinaps yang m e m i c u respons G. Reseptor i n i sedikit banyak berperan serta pada y a n g d i f a s i l i t a s i p e r a n t a r a k e d u a d i k e n a l s e b a g a i sinaps sebagian besar fungsi tubuh sehingga reseptor ini \"lambat\" k a r e n a r e s p o n s i n i l e b i h l a m a tercetus d a n s e r i n gmerupakan target penting berbagai obat yang digunakan kali berlangsung lebih lama daripada respons yang dihasilkanuntuk menangani berbagai gangguan. Beberapa contohnya sinaps cepat. Sebagai contoh, perantara kedua yang diaktifkanadalah obat yang digunakan untuk menurunkan tekanan neurotransmiter boleh jadi m e m i c u p e r u b a h a n sel pascasinapsdarah, mengobati gagal jantung kongestif, menekan asam jangka-panjangyang dianggap berkaitan dengan pertumbuhanlambung, membuka jalan napas pada asma, meringankan dan perkembangan saraf, juga disinyalir berperan dalamgejala pembesaran prostat, menghalangi respons alergi imbas- proses belajar dan mengingat.histamin, meredakan nyeri, dan obat kanker bergantung-hormon. Bergantung pada jenis sel, perantara p e r t a m a boleh jadi dibebaskan dari sel sasaran dan pada a k h i r n y a diuraikan oleh Efek protein kinase pada tirosinkinase dan jaras transduksi hati d a n diekskresikan m e l a l u i urine, atau dapat saja k o m p l e k ssinyal perantara-kedua dibalikkan oleh kelompok enzim lain, perantara pertama dan reseptor dihentikan kerjanya melaluid i s e b u t protein fosfatase, y a n g m e n y i n g k i r k a n g u g u s f o s f a t endositosis diperantarai-reseptor, proses penelanan reseptordari protein sasaran. Tidak seperti protein kinase, yang hanya m a u p u n zat k i m i a perantara ekstrasel oleh sel sasaran (lihat h .aktif sewaktu zat kimia perantara ekstrasel terikat pada 31).reseptor m e m b r a n permukaan, kebanyakan protein fosfataseaktif terus d i d a l a m sel. D e n g a n m e n y i n g k i r k a n gugus fosfat Jaras perantara-kedua banyak terpakai d iseluruh tubuh,dari protein sasaran terus-menerus, protein fosfatase dengan termasuk sebagai mekanisme utama yang m e m u n g k i n k a ncepat menghentikan jaras transduksi sinyal jika molekul kebanyakan h o r m o n larut-air (pada akhirnya) menimbulkansinyal tidak lagi terikat pada p e r m u k a a n sel. Jadi, kinase efek. Sekarang marilahkita alihkanperhatian pada k o m u n i k a s imengaktifkan jaras penyaluran sinyal dengan memfosforilasi h o r m o n u n t u k mempelajari sistem perantara-kedua spesifikprotein sasaran, sedangkan fosfatase menginaktifkan jaras secara lebih mendalam.tersebut dengan mendefosforilasi proteinini. Periksa Pemahaman Anda 4.5 Sebagian neurotransmiter berfungsi melaui sistemperantara-kedua intrasel. Kebanyakan, tetapi tidak semua, 1 . Tuliskan definisi sel sasaran.neurotransmiter berfungsi dengan mengubah konformasi 2. Jelaskan perbedaan antara keennpat jenis zat kimia perantarakanal-reseptor berpintukimiawi, dengan demikian mengubahpermeabilitas membran dan fluks ion melewati membran ekstrasel berkenaan dengan sumbernya dan jaraknya dari sel sasaran.Perantara ekstrasel O Dua perantara ekstrasel(molekul sinyal) terikat pada dua reseptor 4.6 Pengenalan Komunikasi sehingga resepto berpasangan, Hormon \"•••j Enzlm- mengaktifkan tempat protein _J reseptor kinase di bagian reseptor yang Endokrinologi a d a l a h i l m u t e n t a n g p e n y e s u a i a n k i m i a w i menghadap sitoplasma. homeostatik d a n aktivitas lain yang dilaksanakan oleh tirosin hormon, yang disekresikan k e dalam darah oleh kelenjar kinase endokrin. Mekanisme molekuler dan seluler yang mendasari sistem saraf telah dipaparkan d i bagian awal bab i n i —ATP Q Tempat protein kinase penghantaran sinyallistrik pada neuron dan transmisi kimiawi memfosforilasi tirosin sinyal antarneuron. Kini kita berfokus pada karakteristik reseptor Itu sendiri. molekuler dan seluler kerja h o r m o n dan membandingkan persamaan dan perbedaan cara selsaraf dan selendokrin Q Protein sasaran inaktif b e r k o m u n i k a s i dengan sel lain d a l a m melaksanakan fungsi terikat pada reseptor, yang regulatorik. memfosforilasi protein, mengaktifkannya. Secara Icimiawi, hormon terbagi atas hormon hidrofililc dan [ipofilil<. Q Protein sasaran aktif memicu respons yang H o r m o n terbagi atas dua k e l o m p o k k i m i a w i berdasarkan sifat diinginkan. k e l a r u t a n n y a : h o r m o n hidrofilik d a n lipofilik. H o r m o n j u g a dapat diklasifikasikanm e n u r u t strukturbiokimiawinya(yaituRespons peptida, amina, d a n steroid) ( T a b e l 4 - 4 ) . selGambar 4-23 Jaras tirosin l<inase.

Prinsip Komunikasi Saraf dan Hormon 129• TABEL 4-4 Klasifikasj Kimiawi Hormon AMINASifat Peptida Katekolamin dan Hormon TIroid SteroidKelarutan Hidrofilik Indolamin Lipofilik Lipofilik HidrofilikStruktur Rantai asam-asam Turunan tirosin Turunan tirosin Turunan kolesterol amino spesifik (katekolamin) atau beriodin turunan triptofan (indolamin)Sintesis Di retikulum Dalam sitosol Dalam koloid pada Modifikasi bertahap molekulPenyimpanan endoplasma kasar; kelenjar tiroid (lihat h. kolesterol di berbagai dikemas dalam 730) kompartemen intrasel kompleks Golgi Dalam granula sekretorik Dalam koloid Tidak disimpan; prekursor Banyak di granula kolesterol disimpan dalam sekretorik droplet lipidSekresi Eksositosis granula Eksositosis granula Endositosis koloid Difusi sederhanaTranspor dalam darah Dalam bentuk hormon Separuhnya terikat pada Sebagian besar terikat Sebagian besar terikat padaTempat reseptor bebas protein plasma pada protein plasma protein plasma Permukaan sel sasaran Permukaan sel sasaran Di dalam sel sasaran Di dalam sel sasaranMekanisme Kerja Aktivasi jaras perantara- Aktivasi jaras perantara- Aktivasi gen-gen Aktivasi gen-gen spesifikHormon jenis ini kedua untuk kedua untuk mengubah spesifik untuk untuk membuat protein baru mengubah aktivitas aktivitas protein yang membuat protein baru yang menghasilkan efek protein yang sudah ada sudah ada yang yang menghasilkan yang menghasilkan menghasilkan efek efek Hormon-hormon dari korteks efek adrenal dan gonad serta Hanya hormon- beberapa hormon plasenta; Sebagian besar hormon Katekolamin: hormon dari h o r m o n dari sel vitamin D (sebuah hormon) medula adrenal, dopamin folikular kelenjar tiroid mirip steroid dari hipotalamus. Indolamin: melatonin dari kelenjar pineal1 . Hormon hidrofilik ( \" s u k a a i r \" ) s a n g a t m u d a h l a r u t d a l a m D o p a m i n juga bekerja sebagai neurohormon, sementaraair dan m e m i l i k ikelarutan lipid yang rendah. Sebagian besar serotonin merupakan prekursor melatonin, contoh-contohhormon hidrofilik adalah peptida atau protein yang aktivitas yang tumpang-tindih antara sistem saraf d a nmengandung asam-asam amino spesifik yang tersusun dalam endokrin.rantai dengan panjang bervariasi. Rantai yang lebih pendekadalah peptida, dan yang lebih panjang adalah protein. D e m i 2. Hormon lipofilik ( \" s u k a l i p i d \" ) m e m i l i k i k e l a r u t a n l i p i dk e p r a k t i s a n , k e s e l u r u h a n k a t e g o r i i n i k i t a s e b u t s e b a g a i pep- yang tinggi dan sukar larut d a l a m air. H o r m o n lipofiliktida. I n s u l i n d a r i p a n k r e a s a d a l a h s e b u a h h o r m o n p e p t i d a . m e n c a k u p h o r m o n t i r o i d d a n h o r m o n s t e r o i d . Hormon tiroid,H o r m o n y a n g k e d u a a d a l a h amina; d i s e b u t d e m i k i a n k a r e n a sesuai namanya, disekresikan khusus oleh kelenjar tiroid;merupakan turunan asam amino. H o r m o n amina meliputi h o r m o n ini adalah turunan tirosin beriodin. Meskipundua jenis h o r m o n hidrofilik (katekolamin dan indolamin) katekolamin d a nh o r m o n tiroid sama-sama berasal daris e r t a s a t u j e n i s h o r m o n l i p o f i l i k ( h o r m o n t i r o i d ) . Katekolamin tirosin, kerja keduanya berbeda karena sifat kelarutannyaberasal dari asam amino tirosin dan terutama disekresikan t i d a k s a m a . Steroid a d a l a h l i p i d n e t r a l y a n g b e r a s a l d a r ioleh medula adrenal. Kelenjar adrenal terdiri atas medula kolesterol. Steroid meliputi h o r m o n yang disekresikan olehadrenal di sebelah dalam yang dikelilingikorteks adrenal di korteks adrenal, misalnya kortisol, dan h o r m o n - h o r m o n sekssebelah luar. (Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang (testosteron pada pria d a nestrogen pada wanita) yanglokasi dan struktur kelenjar endokrin serta fungsi h o r m o n - disekresikan oleh organ reproduksi.h o r m o n spesifik d ibab-bab selanjutnya.) Epinefrin adalahh o r m o n k a t e k o l a m i n y a n g u t a m a . Indolamin b e r a s a l d a r i Perbedaan minor struktur kimia d i antara h o r m o n -asam amino triptofan dan disekresikan oleh kelenjar pineal. hormon dalam masing-masing kategori sering kali mengha-Melatonin adalah satu-satunya h o r m o n indolamin. Beberapa silkan respons biologis yang sangat berlainan. Sebagai contoh,neurotransmiter juga tergolong amina, seperti dopamin di Gambar 4-24, perhatikan sedikit perbedaan antara h o r m o n(sebuah katekolamin) d a nserotonin (sebuah indolamin). steroid testosteron, h o r m o n seks pria yang bertanggung jawab atas m u n c u l n y a ciri maskulin, dan h o r m o n steroid estradiol,

130 BAB 4 OH OH langkah-langkah berikut untuk menghasilkan dan membe- baskan produk hormonalnya.Testosteron, Estradiol,hormon maskulin hormon feminin 1. Kolesterol adalah prekursor u n t u k semua h o r m o n steroid.Gambar 4-24 Perbandingan dua hormon steroid: testosterondan estradiol. 2. Sintesis berbagai h o r m o n steroid dari kolesterol m e m e r - lukan serangkaian reaksi enzimatik yang memodifikasisalah satu bentuk estrogen, h o r m o n seks wanita penentu ciri molekul kolesterol dasar—sebagai contoh, dengan mengubah-feminin. ubah jenis dan posisi gugus samping yang melekat ke kerangka kolesterol. Setiap pengubahan dari kolesterol menjadi h o r m o n Sifat kelarutan sebuah h o r m o n menentukan (1) bagaimana steroid spesifik memerlukan bantuan sejumlah enzim yangh o r m o n diproses oleh sel e n d o k r i n , (2) bagaimana h o r m o n hanya terdapat d iorgan steroidogenik tertentu. Karena itu,diangkut di dalam darah, dan (3) bagaimana h o r m o n meng- setiap organ steroidogenik hanya dapat menghasilkan satuhasilkan efek pada sel sasaran. Pertama-tama kita akan melihat atau beberapa h o r m o n steroid sesuai kelengkapan perangkatberbagai cara pemrosesan beragam jenis h o r m o n inidi tempat enzim bersesuaian yang dimilikinya. Sebagai contoh, enzimasalnya, sebelum membandingkan cara pengangkutannya dan utama yang diperlukan untuk menghasilkan kortisol hanyamekanisme kerjanya. ditemukan d i korteks adrenal, sehingga tidak a d a organ steroidogenik lain yang dapat menghasilkan h o r m o n ini.Mekanisme sintesis, penyimpanan, dansekresi hormon bervariasi sesuai 3. T i d a k seperti h o r m o n peptida, h o r m o n steroid tidak d i -perbedaan kimiawi antarhormon simpan. Begitu terbentuk, h o r m o n steroid larut-lipid ini segera berdifusi melalui m e m b r a n plasma lipid sel steroido-Karena perbedaan kimiawi antarhormon, cara berbagai jenis genik untuk masuk ke darah. Hanya prekursor hormon, yaituh o r m o n disintesis, disimpan, d a ndisekresikan juga ber- kolesterol, yang cukup banyak disimpan di d a l a m sel steroido-lainan. genik. Karena itu, laju sekresi h o r m o n steroid sepenuhnya dikontrol oleh laju sintesis h o r m o n . Berbeda dengan h o r m o nPEMROSESAN HORMON PEPTIDA HIDROFILIK H o r m o n peptida, yang sekresinya terutama dikontrol melalui regulasipeptida disintesis d a n disekresikan oleh sel e n d o k r i n m e l a l u i pembebasan h o r m o n simpanan yang telah disintesis se-sejumlah langkah yang sama dengan yang digunakan untuk belumnya.m e m b u a t protein yang dibebaskan dari sel (lihat G a m b a r 2-3,h. 29). Sejak disintesis hingga disekresikan, h o r m o n peptida 4. Setelah disekresikan k e dalam darah, beberapa h o r m o nselalu terpisah dari protein-protein intrasel dalam kompar- steroid, dan h o r m o n tiroid, mengalami perubahan lebih lanjuttemen-kompartemen terbungkus membran. Berikut ikhtisar di dalam darah atau organ lain, tempat h o r m o n - h o r m o n inilangkah-langkahnya: diubah menjadi h o r m o n lain atau h o r m o n yang lebih poten.1 . P r o t e i n p e r k u r s o r besar, a t a u praprohormon, d i s i n t e s i s Katekolamin medula adrenal dan h o r m o n tiroid memilikioleh ribosom di retikulum endoplasma (RE) kasar. Protein i n i jalur sintesis dan sekresi unik yang akan dijelaskan dalamkemudian bermigrasi k e kompleks Golgi dalam vesikel bahasan masing-masing h o r m o n i n i secara spesifik di bab-transpor terbungkus-membran yang terlepas dari R E halus. bab mengenai endokrin (Bab 18dan 19).2. Selama perjalanan melalui R E d a n kompleks Golgi, Hormon hidrofilik larut dalam plasma;praprohormon terpangkas menjadi h o r m o n aktif hormon lipofilik diangkut oleh protein plasma.3. K o m p l e k s Golgi mengemas h o r m o n jadi i n i k e d a l a mvesikel sekretorik yang terlepas dan tersimpan di sitoplasma Semua h o r m o n diangkut oleh darah, tetapi tidak semuahingga terdapat sinyal bersesuaian yang m e m i c u sekresinya. diangkut dengan cara yang sama:4. Pada stimulasi yang sesuai, vesikel sekretorik m e n y a t u • H o r m o n peptida hidrofilik mudah larut dalam darah.dengan m e m b r a n plasma dan m e m b e b a s k a n isinya ke luar selmelalui eksositosis. Sekresi semacam i n i biasanya tidak ber- • Steroid dan h o r m o n tiroid lipofilik, yang sukar larut dalamlangsung terus-menerus; dipicu hanya oleh rangsangan air, tidak dapat larut sama sekali d a l a m darah yangspesifik. Darah kemudian menjemput h o r m o n yang disek- mengandung air. Alternatifnya, sebagian besar h o r m o nresikan tersebut u n t u k didistribusikan. lipofilik beredar m e n u j u sel sasarannya dengan terikat secara reversibel ke protein plasma. Sebagian protein plasma hanyaPEMROSESAN HORMON STEROID LIPOFILIK S e m u a sel mengangkut satu jenis h o r m o n , sementara sebagian lainnya,endokrin steroidogenik (penghasil steroid) melakukan misalnya albumin, tanpa pilih-pilih mengangkut setiap hormon yang \"ingin menumpang\". Hanya sedikit bagian tak-terikat yang mudah larut pada h o r m o n lipofilik aktif secara biologis (yaitu bebas menembus dinding kapiler dan berikatan dengan reseptor sel sasaran untuk menimbulkan efek). Bentuk terikat h o r m o n steroid dan tiroid tersedia dalam j u m l a h banyak sebagai cadangan h o r m o n

lipofilik ini, yang dapat digunakan u n t u k mengganti h o r m o n Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 131bebas bentuk aktif yang terpakai. U n t u k mempertahankanfungsi normal endokrin, banyaknya bagian kecil h o r m o n beragam, h o r m o n pada a k h i r n y a m e m e n g a r u h i sel sasarannyabentuk bebas yang efektif, bukan konsentrasi total h o r m o n dengan m e n g u b a h protein sel melalui salah satu dari dua caralipofilik tertentu dalam plasma, dipantau dan disesuaikan. utama berikut:• Katekolamin tidak seperti h o r m o n hidrofilik u m u m n y a 1. H o r m o n hidrofilik yang terikat k e reseptor m e m b r a nkarena hanya sekitar 5 0 %h o r m o n ini yang beredar dalam p e r m u k a a n b e r f u n g s i t e r u t a m a d e n g a n mengaktifkan jarasbentuk bebas; lima puluh persennya lagi terikat lemah pada perantara kedua d i d a l a m s e l s a s a r a n . P e n g a k t i f a n i n i s e c a r aprotein plasma albumin. Mengingat katekolamin larut air, apa l a n g s u n g mengubah aktivitas protein intrasel yang sudah ada,pentingnya pengikatan k eprotein i n i masih b e l u m jelas. biasanya enzim, untuk menghasilkan efek yang diinginkan.r.^•^\"\"\"\"iH, Sifat k i m i a sebuah h o r m o n tidak saja m e n e n t u k a n 2 . H o r m o n l i p o f i l i k b e r f u n g s i t e r u t a m a d e n g a n mengaktifkan cara h o r m o n tersebut diangkut oleh darah, tetapi gen-gen spesifik d i s e l s a s a r a n u n t u k m e m i c u pembentukan juga bagaimana h o r m o n sintetiknya dapat dimasuk- protein intrasel baru, y a n g k e m u d i a n m e n g h a s i l k a n e f e k y a n g diinginkan. Protein baru tersebut dapat berupa protein kan k e dalam darah untuk kepentingan terapi. enzimatik atau struktural.Karena sistem pencernaan tidak menyekresikan enzim yang Marilah kita pelajari dua mekanime kerja utama h o r m o n (pengaktifan jaras perantara kedua d a n pengaktifan gen)dapat mencerna h o r m o n steroid dan tiroid, h o r m o n - h o r m o n secara lebih terperinci.ini, misalnya steroid seks yang terkandung dalam p i l Hormon hidrofilik mengubah protein yang sudah ada melalui sistem perantarakontrasepsi, pada penggunaan peroral, dapat diserap dalam kedua.bentuk utuh dari saluran cerna k edalam darah. Tidak ada Sebagian besar h o r m o n hidrofilik (peptida dan katekolamin) terikat ke reseptor membran permukaan bergandeng proteinh o r m o n jenis lain yang dapat diberikan peroral karena enzim- G dan m e n i m b u l k a n efek pada sel sasarannya dengan bekerja melalui jaras perantara kedua untuk mengubah aktivitasenzim pencerna protein akan menyerang h o r m o n tersebut protein yang sudah ada. Terdapat dua jaras perantara kedua y a n g u t a m a : S a t u m e n g g u n a k a n adenosin monofosfat siklikdan mengubahnya menjadi fragmen-fragmen inaktif Karena (AMP siklik, a t a u cAMP) s e b a g a i p e r a n t a r a k e d u a , s a t u n y a lagi m e m a n f a a t k a n Ca^\"^.itu, h o r m o n - h o r m o n selain steroid dan tiroid harus diberikan Kedua jaras menggunakan protein G ,yang ditemukanmelalui rute non-oral; contohnya, defisiensi insulin biasanya pada permukaan dalam m e m b r a n plasma, sebagai perantara reseptor dan protein efektor (lihat Gambar 4-22c). Dinamakanditangani dengan penyuntikan insulin setiap hari. protein Gkarena protein ini terikat pada nukleotida guanin— guanosin trifosfat (GTP) k e t i k a a k t i f a t a u guanosin difosfatKini kita akan mempelajari bagaimana hormon hidrofilik (GDP) s a a t t i d a k a k t i f P r o t e i n G i n a k t i f t e r d i r i a t a s k o m p l e k s subunit alfa (a), beta (P),d a n gama (y), dengan sebuahdan lipofilik memiliki mekanisme kerja yang beragam d i sel molekul G D P yang terikat pada subunit a.Sejumlah protein G berbeda dengan subunit a berlainan telah teridentifikasi.sasarannya. Protein G yang berbeda teraktifkan sebagai respons atas terikatnya perantara pertama yang berlainan pada reseptorHormon umumnya menimbulkan efek permukaan. Ketika perantara ekstrasel yang sesuai (perantaradengan mengubah protein intrasel. pertama) berikatan dengan reseptornya, reseptor terikat k e protein G terkait, menyebabkan pembebasan G D P dariU n t u k m e n i m b u l k a n efek, h o r m o n harus berikatan dengan kompleks protein G .Selanjutnya, G T P melekat kesubunit a,reseptor selsasaran yang spesifik baginya. Setiap interaksi mengaktifkan protein G. Begitu teraktifkan,subunit a terputusantara h o r m o n tertentu dan reseptor sel sasaran menghasilkan dari kompleks protein G dan bergerak sepanjang permukaanrespons sangat khas yang berbeda-beda antarhormon d a n dalam m e m b r a n plasma hingga tiba di sebuah protein efektor.antar-sel sasaran yang dipengaruhi oleh h o r m o n yang sama. Protein efektor dapat berupa enzim atau kanal i o n padaLokasi reseptor d idalam selsasaran m a u p u n mekanisme membran. Subunit a berhubungan dengan protein efektorpengikatan h o r m o n dengan reseptor menghasilkan respons dan mengubah aktivitasnya. Peneliti telah mengidentifikasiyang beragam, bergantung pada sifat kelarutan h o r m o n lebih dari 3 0 0reseptor berbeda yang meneruskan instruksibersangkutan. perantara ekstrasel melalui m e m b r a n k e protein efektor dengan perantaraan protein G . Jaras perantara kedua yangLOKASI RESEPTOR UNTUK HORMON HIDROFILIK DAN berbeda memengaruhi protein efektor yang berbeda pula.LIPOFILIK H o r m o n d a p a t d i k e l o m p o k k a n m e n j a d i d u a Selanjutnya kita akan melihat jaras c A M P secara lebihkategori berdasarkan lokasi utama reseptornya: terperinci sebagai ilustrasi tentang apayang akan terjadi setelah protein efektor teraktifkan.1. Peptida d a n katekolamin hidrofilik, yang sukar larutdalam lipid, tidak dapat menembus sawar membran lipid selsasaran. Alternatifnya, h o r m o n - h o r m o n ini berikatan denganr e s e p t o r s p e s i f i k y a n g t e r l e t a k d i permukaan luar membranplasma s e l s a s a r a n .2. H o r m o n tiroid d a n steroid lipofilik m u d a h m e n e m b u smembran permukaan untuk berikatan dengan reseptors p e s i f i k y a n g t e r l e t a k di dalam s e l s a s a r a n .MEKANISME KERJA U M U M HORMON HIDROFILIK DANLIPOFILIK M e s k i p u n m e n i m b u l k a n r e s p o n s y a n g a m a t

132 BAB 4 penciptaan jejak-jejak ingatan sederhana di otak, atau pem- bentukan persepsi rasa manis oleh papil kecap.JARAS PERANTARA KEDUA AMP SIKLIK A M P S i k l i k a d a l a hperantara kedua yang paling banyak digunakan. Pada Setelah respons rampung, subunit a memutuskan satupemaparan jaras c A M P berikut ini,urutan langkahnya sesuai fosfat, mengubah G T P menjadi GDP, yang pada hakikatnyadengan yang ada di Gambar 4-25. Ketika perantara ekstrasel menginaktifkan dirinya sendiri, lalu menggabungkan diriyang sesuai terikat k e reseptor m e m b r a n permukaan d a n dengan subunit pdan yuntuk kembali membentuk kompleksmengaktifkan protein G terkait, protein G kemudian meng- protein G inaktif Adenosin monofosfat siklik dan senyawaa k t i f k a n p r o t e i n e f e k t o r — d a l a m h a l i n i , e n z i m adenilil siklase kimia lain yang turut serta diinaktifkan sehingga pesan intrasel( l a n g k a h O) y a n g t e r d a p a t d i s i s i s i t o p l a s m i k m e m b r a n \"dihapus\" d a nrespons dapat dihentikan. Sebagai contoh,plasma. Adenilil siklase mengubah adenosin trifosfat ( A T P ) c A M P d e n g a n c e p a t d i u r a i k a n o l e h fosfodiesterase, e n z i mintrasel menjadi c A M P dengan memutuskan d u a fosfat sitosol yang terus-menerus aktif Proses ini merupakan cara(langkah 0). ( A T P i n i sama dengan yang d i g u n a k a n sebagai lain yang sangat efektif dalam menghentikan respons ketika\"mata uang\" energi u m u m d i tubuh.) Bekerja sebagai tidak lagi diperlukan. Cara tambahan lain u n t u k menghentikanperantara kedua intrasel, c A M P memicu serangkaian reaksi respons adalah pembuangan fosfat tambahan dari proteinbiokimiawi yang telah terprogram d i dalam sel untuk sasaran oleh fosfatase protein atau pembersihan perantaramenghasilkan respons yang diinstruksikan oleh perantara pertama.pertama. Untuk memulainya, c A M P mengaktifkan enzimi n t r a s e l s p e s i f i k , protein kinase A ( l a n g k a h 0). P r o t e i n JARAS PERANTARA-KEDUA Ca^^ S e b a g i a n s e l m e n g g u n a -kinase A kemudian memfosforilasi protein sasaran intrasel k a n Ca^\"^, b u k a n c A M P , sebagai p e r a n t a r a k e d u a . D a l a m h a lspesifik yang sudah ada, misalnya e n z i m yang penting dalam ini, terikatnya perantara pertama ke reseptor permukaan padajalur metabolik tertentu. Fosforilasi menyebabkan perubahan akhirnya menyebabkan, dengan bantuan protein G , peng-bentuk dan fungsi protein sasaran, sehingga mengaktifkannya a k t i f a n e n z i m fosfolipase C, s e b u a h p r o t e i n e f e k t o r y a n g(langkah 0). P r o t e i n aktif i n i m e n i m b u l k a n respons akhir sel terikat k esisi dalam m e m b r a n (langkah O di Gambar 4-26).sasaran terhadap perantara pertama (langkah 0). Sebagai E n z i m i n i m e n g u r a i k a n fosfatidilinositol bisfosfatcontoh, aktivitas enzim tertentu yang mengatur proses {phosphatidylinositol bisphosphate, d i s i n g k a t PIP2), s a l a h s a t umetabolik spesifik dapat meningkat atau m e n u r u n . komponen ekor molekul fosfolipid d i dalam membran itu s e n d i r i . P r o d u k p e n g u r a i a n PIP2 a d a l a h diasilgliserol (DAG) Perhatikan bahwa pada jaras transduksi sinyal ini, langkah- d a n inositol trisfosfat {inositol triphosphate, IP3) ( l a n g k a h 0langkah yang melibatkan perantara pertama ekstrasel, ). Diasilgliserol larut-lipid tetap berada di lapisan-ganda lipidreseptor, kompleks protein G, dan protein efektor berlangsung m e m b r a n plasma, sementara IP3 yang larut-air berdifusi k ed i membran plasma d a n m e n y e b a b k a n p e n g a k t i f a n p e r a n t a r a dalam sitosol. Inositol trifosfat memobilisasi Ca^+ intraselkedua. Perantara ekstrasel tidak dapat masuk k e sel untuk yang tersimpan di retikulum endoplasma untuk meningkatkan\"secara pribadi\" menyampaikan pesannya kepada protein Ca sitosol melalui ikatan dengan kanal-reseptor berpintu-yang menghasilkan respons yang diinginkan. Alternatifnya, IP3 d i m e m b r a n R E ( l a n g k a h K l ) . K a l s i u m k e m u d i a nperantara pertama memicu serangkaian proses pada membran berperan sebagai perantara kedua, yang pada akhirnya mence-yang mengaktifkan perantara kedua intrasel, cAMP. Perantara tuskan respons yang diperintahkan oleh perantara pertama.kedua ini kemudian memicu serangkaian reaksi biokimiawi Banyak proses seluler bergantung-Ca^\"^ terpicu melalui peng-di dalam sel y a n g m e n y e b a b k a n t i m b u l n y a r e s p o n s s e l . a k t i f a n kalmodulin, p r o t e i n p e n g i k a t - C a ^ + i n t r a s e l ( l a n g k a h K E t ) - K o m p l e k s C a ^ \" ^ - k a l m o d u l i n m e n g a k t i f k a n protein Berbagai jenis sel m e m i l i k i protein sasaran berbeda-beda kinase bergantung Ca^+-kalmodulin { C a ^ ' ^ - c a l m o d u l i nyang akan difosforilasi dan dimodifikasi oleh protein kinase d e p e n d e n t p r o t e i n k i n a s e , CaM kinase) ( a t a u m e n g a k t i f k a nA . K a r e n a i t u , perantara kedua yang umum, seperti cAMP, kinase lain) (langkah ^ | ) . Pengaktifan C a M kinase olehdapat menimbulkan respons yang amat beragam pada berbagai kompleks Ca^\"^-kalmodulinmirip dengan pengaktifan proteinsel, b e r g a n t u n g p a d a p r o t e i n a p a y a n g d i m o d i f i k a s i . A d e n o s i n kinase Aoleh c A M P . Dari sini, kedua jaras memiliki pola yangmonofosfat siklik dapat dianggap sebagai \"saklar\" molekuler serupa. Bentuk aktif C a M kinase memfosforilasi proteinintraseluler yang dapat \"menyalakan\" (atau \"memadamkan\") sasaran (boleh jadi melalui beberapa langkah), menyebabkanberbagai proses sel, bergantung pada jenis aktivitas protein perubahan bentuk dan fungsi protein ini (mengaktifkannya)yang akhirnya termodifikasi d i beragam sel sasaran. Jenis (langkah E E I ) . Protein sasaran yang aktif menghasilkan res-protein yang diubah oleh perantara kedua bergantung pada pons sel yang d i i n g i n k a n (langkah HEi). Sebagai contoh, jarasspesialisasi u n i k tiap jenis sel. H a l i n i dapat dianalogikan Ca-kalmodulin m e r u p a k a n mekanisme yang dipakai zat k i -dengan pencahayaan atau pendinginan sebuah ruangan ber- mia perantara untuk dapat mengaktifkan kontraksi otot polos.gantung pada saklar dinding mana yang A n d a tekan, apakahsaklar yang terhubung k e alat khusus u n t u k penerangan B e r s a m a a n d e n g a n j a r a s I P 3 , p r o d u k p e n g u r a i a n PIP2(dudukan bohlam) atau k e alat khusus u n t u k menciptakan lainnya, D A G , m e m i c u jaras perantara kedua yang lain.pergerakan udara (kipas angin). D i tubuh, beragamnya ke- (Inositol trifosfat dan D A G itu sendiri kadang-kadang di-pekaan begitu saklar dinyalakan terjadi akibat perbedaan anggap sebagai perantara kedua.) Diasilghserol mengaktifkanperangkat protein, yang terprogram secara genetis, pada sel- protein kinase C (PKC) ( l a n g k a h £ 9 ) y a n g m e m f o s f o r i l a s isel berlainan. Sebagai contoh, bergantung pada lokasi selnya, protein sasaran berbeda, bukan yang dihasilkan oleh kal-pengaktifan jaras c A M P dapat menyebabkan modifikasi m o d u l i n ( l a n g k a h EH). A k i b a t n y a , p r o t e i n i n i b e r u b a hfrekuensi denyut jantung, stimulasi sintesis h o r m o n seks bentuk dan fungsi sehingga mengaktifkannya. Protein aktifwanita d i ovarium, penguraian simpanan glukosa d i hati,pengendalian retensi air selama pembentukan urine di ginjal.

Prinsip Komunil<asi Saraf dan Hormon 133—Perantara (pertama) el<strasel yang berfungsi sekaligus sebagai kanal atau melalui aktivasi reseptor bergandeng protein G . D a l a m jaras al-(IVIengal<tifl<an) ternatif lainnya, p e m b u k a a n kanal Na\"^ dan K^ m e m b r a n permukaan dengan perantaraan kanal-reseptor mencetus- GDP GTP CES k a n s i n y a l l i s t r i k y a n g m e m b u k a k a n a l Ca^\"^ d i r e t i k u l u m endoplasma. Melalui jaras ini, neurotransmiter yang mbran dibebaskan dari terminal neuron memicu kontraksi otot plasma rangka. Peningkatan Ca^^ intrasel yang dihasilkan meng- gerakkan komponen kontraktil. Jarasnya menjadi m a k i n CIS rumit. Ion kalsium yang masuk dari CES dapat berfungsi sebagai perantara kedua yang m e m i c u pembebasan lebihReseptor (Mengaktifkai b a n y a k Ca^\"^ d a r i s i m p a n a n intrasel, s e b a g a i m a n a y a n gbergandeng Intermediat terjadi pada pencetusan kontraksi otot jantung. Semua iniprotein G protein G tampaknya membingungkan, tetapi contoh-contoh yang disajikan dimaksudkan semata-mata untuk mengilus-O Terikatnya perantara Q Adenilil siklase trasikan kompleksitas proses penghantaran sinyal, bukanekstrasel pada reseptor mengubah ATP memperumit. Anda akan mempelajari jaras-jaras i n imengaktifkan protein G, menjadi cAMP. secara lebih mendalam pada bab-bab berikutnya yanglalu subunit a protein ini relevan.bergerak menuju, dan • cAMPmengaktifkan, adenilil mengaktifkan M e s k i p u n jaras c A M P d a n Ca^\"^ m e r u p a k a n s i s t e msiklase. protein kinase A. perantara kedua yang paling banyak dijumpai, kedua jaras ini bukan satu-satunya. Sebagai contoh, di beberapa Protein Protein s e l , guanosin monofosfat siklik (GMP siklik) b e r f u n g s i kinase A kinase A sebagai perantara kedua dalam sebuah sistem yang analog inaktif aktif dengan sistem c A M P . D i sel-sel lain, perantara keduanya masih belum diketahui. Ingatlah bahwa aktivasi perantara Q Protein kinase A kedua adalah mekanisme universal yang digunakan oleh memfosforilasi protein berbagai perantara ekstrasel, d i samping h o r m o n sasaran Inaktif, hidrofilik. mengaktifkannya. Protein 0P ADP P Protein sasaran f \" ^ sasaran inaktif ^ \ (berubah bentuk dan aktif fungsi) Q Protein sasaran AMPLIFIKASI MELALUI JARAS PERANTARA-KEDUAKETERANGAN aktif menghasilkan Beberapa hal penting tentang pengaktifan reseptor dan respons yang diinginkan. proses-proses sesudahnya patut diperhatikan. Pertama,i P = Fosfat Respons sel melihat banyaknya langkah dalam sebuah rantai per- antara-kedua yang meneruskan pesan, A n d a boleh jadi bertanya-tanya mengapa begitu banyak jenis sel m e n g g u -Gambar 4-25 Mekanisme kerja hormon hidrofilik melalui aktivasi jaras n a k a n s i s t e m k o m p l e k s y a n g s a m a u n t u k m e l a k s a n a k a nperantara-kedua AMP siklik. sedemikian beragamnya fungsi. Sekian banyak langkah dalam jaras perantara kedua sebenarnya menguntungkanini pada a k h i r n y a menghasilkan respons sel yang lain (langkah k a r e n a e f e k m u l t i p l i k a s i {cascadingeffect) j a r a s i n i m e m p e r k u a tG i l ) . W a l a u p u n saat i n i banyak diteliti, jaras D A G tidak s i n y a l a w a l ( G a m b a r 4 - 2 7 ) . Amplifikasi b e r a r t i b a h w a k e l u a r a ndipahami sepenuhnya seperti jaras penyaluran sinyal yang sebuah sistem jauh lebih besar daripada masukannya. Meng-lain. Inositol trifosfat d a nD A G u m u m n y a memicu proses gunakan jaras c A M P sebagai contoh, terikatnya satu molekultambahan d i dalam sel sasaran u n t u k mencapai tujuan ter- perantara ekstrasel kereseptornya akan mengaktifkan sejum-tentu, karena kedua produk ini terbentuk bersamaan sebagai lah molekul adenilil siklase (anggaplah 10) yang masing-respons terhadap perantara pertama yang sama. Sebagai masing mengaktifkan banyak (dalam contoh imajiner kita,contoh, zat k i m i a perantara ekstrasel merangsang peningkatan katakanlah 100) molekul c A M R Setiap molekul c A M P k e -aktivitas kontraksi otot polos pembuluh darah melalui jaras mudian bekerja pada satu protein kinase A, yang memfosfo-IP3-Ca^+ intrasel-kalmodulin, dan jaras D A G meningkatkan rilasi dan, dengan demikian, memengaruhi banyak (lagi-lagi,k e p e k a a n k o m p o n e n k o n t r a k t i l t e r h a d a p Ca^\"^. sebut saja 100) protein spesifik, misalnya enzim. Setiap enzim, selanjutnya, bertanggung jawab menghasilkan banyak (boleh Jaras IP3 bukanlah satu-satunya cara m e n i n g k a t k a n Ca^+ jadi 100) molekul produk tertentu, misalnya produkintrasel. Kalsium intrasel dapat bertambah dengan masuknya sekretorik. Hasil kaskade ini, dengan satu proses memicuCa^\"^ d a r i C E S a t a u m e l a l u i p e m b e b a s a n s i m p a n a n Ca^\"^ d i proses berikutnya dalam serangkaian reaksi, berupad a l a m selselain m e l a l u i jalur IP3. K a n a l Ca^+, baik y a n g ter- amplifikasi sinyal awal secara besar-besaran. D a l a m contohdapat di membran permukaan atau di retikulum endoplasma, imajiner kita, satu molekul perantara ekstrasel bertanggungdapat terbuka melalui cara kimiawi atau mekanisme kelistrik- jawab menghasilkan 10 juta molekul produk sekretorik.a n . C o n t o h n y a , p e m b u k a a n k a n a l Ca^\"^ m e m b r a n - p e r m u k a a n Dengan cara ini, h o r m o n dan zat k i m i a perantara lain dalamberpintu-listrik bertanggung jawab atas eksositosis neuro- konsentrasi sangat rendah sekalipun m a m p u memicu responst r a n s m i t e r d a r i t e r m i n a l a k s o n . A l t e r n a t i f n y a , k a n a l Ca^\"^membran-permukaan dapat terbuka melalui aktivasi reseptor sel yang mencolok.

134 BAB 4 P I P 2 (salah satu komponen ^ I P ' — P e r a n t a r a (pertama) ekstrasel ekor fosfolipid) I (Mengaktifkan) GDPReseptor 0=^bergandengprotein G protein GO Terikatnya perantaraekstrasel ke reseptormengaktifkan protein G,yang subunit a-nyakemudian bergerakmenuju, danmengaktifkan,fosfolipase C. C 9 Ca^* mengaktifkan kalmodulin. Kalmodulin P' Protein inaktif sasaran aktif EJ Kompleks Ca^* E 3 Protein kalmodulin mengaktifkan sasaran aktif menghasilkan protein kinase bergantung respons yang diinginkan. Ca^^-kalmodulln Respons sel (CaM kinase). CaM kinase inaktif I P CaM kinase Protein memfosforilasi protein sasaran sasaran inaktif, inaktif mengaktifkannya. iS Protein sasaran aktifKETERANGAN menghasilkan respons PIP 2 = Fosfatidilinositol bisfosfat yang diinginkan. DAG = Diasilgliserol IP 3 = Inositol trisfosfat Respons sel (P) = FosfatG a m b a r 4-26 M e k a n i s m e kerja h o r m o n hidrofilik melalui aktivasi s i m u l t a n jaras p e r a n t a r a - k e d u a IPa-Ca^'^ d a n j a r a s D A G .REGULASI RESEPTOR M e s k i p u n r e s e p t o r m e m b r a n b e r - kanisme yang mengatur responsivitas selsasaran terhadapfungsi sebagai penghubung antara perantara pertama ekstrasel hormonnya ini.dan perantara kedua intrasel dalam regulasi aktivitas selulerspesifik, reseptor itu sendiri u m u m n y a juga diatur. Pada ^^j3„^, B a n y a k p e n y a k i t d a p a t d i k a i t k a n d e n g a n m a l f u n g s ibanyak kasus, j u m l a hdan afinitas reseptor (daya tarik reseptor reseptor atau defek pada jaras transduksi sinyalbagi zat kimia perantara ekstraselnya) dapat berubah-ubah,bergantung pada keadaan. Sebagai contoh, peningkatan ber- {; s e s u d a h n y a . S e b a g a i c o n t o h , r e s e p t o r y a n g c a c a t b e r -kepanjangan kadar insulin darah menyebabkan pengurangan t a n g g u n g j a w a b a t a s dwarfisme Laron. P a d a p e n y a k i treseptor insuhn, sehingga m e n u r u n k a n kepekaan sel sasaraninsulin terhadap tingginya kadar h o r m o n i n i .K e m u d i a n , saat ini, pasien berperawakan abnormal pendek meskipunkita membahas kelenjar-kelenjar e n d o k r i n spesifik secara kadar h o r m o n pertumbuhannyanormal,karena jaringan tidakterperinci, Anda akan mempelajari lebih banyak tentang me- dapat merespons h o r m o n p e r t u m b u h a n secara normal. Keadaan iniberbeda dengan jenis dwarfisme yang lebih lazim, ditandai dengan pasien berperawakan abnormal pendek karena defisiensi h o r m o n pertumbuhan. Contoh lainnya.

toksin-toksin yang dibebaskan oleh beberapa bakteri peng- Prinsip Komunikasi Saraf dan Hormon 135infeksi, seperti bakteri penyebab kolera d a nbatuk rejan,membuat jaras perantara kedua tetap \"menyala\" pada tingkat ( l a n g k a h B). B e r b a g a i h o r m o n s t e r o i d d a n h o r m o n t i r o i d ,a k t i v i t a s y a n g t i n g g i . Toksin kolera m e n g h a l a n g i p r o t e i n G begitu berikatan dengan reseptornya masing-masing, melekatyang terlibat untuk mengubah G T P menjadi GDP, sehingga di H R E spesifiknya pada D N A . Sebagai contoh, kompleksp r o t e i n G t e t a p d a l a m k e a d a a n a k t i f . Toksin pertusis (batuk e s t r o g e n - r e s e p t o r b e r i k a t a n d i elemen respons e s t r o g e nrejan) m e r i n t a n g i i n h i b i s i a d e n i l i l s i k l a s e , s e h i n g g a j a r a s {estrogen response element) D N A .perantara-kedua setelahnya terus aktif Pengikatan kompleks hormon-reseptor dengan D N A Setelah mempelajari cara-cara h o r m o n hidrofilik meng- \"menyalakan\" atau mengaktifkan gen spesifik d i dalam selubah sel sasarannya, k i n i kita berfokus pada m e k a n i s m e kerja sasaran (langkah 0). G e n i n i m e n g a n d u n g k o d e sintesis p r o -h o r m o n lipofilik. tein tertentu. Kode gen aktif tersebut diterjemahkan menjadi R N A p e r a n t a r a {messenger RNA, m R N A ) k o m p l e m e n t e rDengan merangsang gen, hormon ( l a n g k a h 0 ) . Messenger RNA y a n g b a r u m e n i n g g a l k a nlipofilik mendorong sintesis protein baru nukleus dan m a s u k ke sitoplasma (langkah 0), tempat m R N A terikat keribosom, \"meja kerja\" yang memfasilitasi perakitanSemua h o r m o n lipofilik (hormon steroid dan tiroid) berikatan protein baru. D i sini, m R N A mengarahkan sintesis proteindengan reseptor intrasel d a n m e n i m b u l k a n efek pada sel baru yang dikehendaki berdasarkan kode D N A pada gen aktifsasaran terutama dengan mengaktiflcan gen-gen spesifik yang t a d i ( l a n g k a h B). P r o t e i n y a n g b a r u disintesis, b a i k p r o t e i nm e m i c u sintesis protein baru, sebagaimana terangkum d i struktural ataupun enzimatik, dibebaskan dari ribosomGambar 4-28. (langkah 0) d a n menghasilkan respons akhir sel sasaran terhadap h o r m o n bersangkutan (langkah 0). M e l a l u i m e k a - H o r m o n lipofilik bebas ( h o r m o n yang tidak terikat k e nisme ini, gen-gen berbeda diaktifkan oleh h o r m o n lipofilikmolekul pembawa protein-plasmanya) berdifusi menembus yang berbeda pula, m e n i m b u l k a n efek biologis yang beragam.membran plasma sel sasaran (langkah O d iGambar 4-28)dan berikatan dengan reseptor spesifiknya d id a l a m sel, baik Meskipun sebagian besar kerja steroid terlaksana melaluip a d a s i t o p l a s m a a t a u p u n n u k l e u s ( l a n g k a h S). Setiap reseptor pengikatan h o r m o n dengan reseptor intraselnya, yang meng-memiliki satu bagian spesifik u n t u k berikatan dengan aktifkan gen, studi-studi terkini mengungkap adanya meka-hormonnya d a n satu bagian lain untuk berikatan dengan nisme lain yang digunakan h o r m o n steroid untuk memicuD N A . Reseptor tidak dapat mengikat D N A tanpa berikatan timbulnya efek-efek yang terlampau cepat u n t u k difasilitasiterlebih dulu dengan hormonnya. Begitu h o r m o n terikat ke melalui transkripsi gen. Sebagian h o r m o n steroid, terutamareseptor, kompleks hormon-reseptor berikatan dengan D N A beberapa h o r m o n seks, berikatan dengan reseptor steroiddi tempat perlekatan spesifik pada D N A yang dikenal sebagai unik d i m e m b r a n plasma, selain berikatan dengan reseptorelemen respons hormon { h o r m o n e response e l e m e n t , H R E ) steroid yang lazim d inukleus. Pengikatan pada membran ini m e n g h a s i l k a n kerja reseptor steroid nongenomik—yaitu kerja yang terlaksana melaluisebuah proses selain pengubahanMolekul-molekul pada sistem Jumlah totalcaraka kedua: molekulCaraka kimia ekstrasel cAMP' cAMPi Amplifikasi 10berikatan dengan (10) 1000reseptor membran AmplifikasiAdenilil siklase (100)teraktifkanAMP siklikProtein linase •• Amplifikasi 1000aktif (100) 100,000 10,000,000Protein terfosforilasi Amplifikasi(aktif) (misalnya, sebuah (100)enzim)Produk enzim yangteraktifkanGambar 4-27 Ampilifikasi sinyal awal oleh jalur caraka kedua. Dengan amplifikasi, konsentrasi caraka kimia ekstrasel yang sangat rendah,seperti hormon, dapat memicu respons sel dengan mencolok.

136 BAB 4aktivitas gen, misalnya dengan m e m i c u perubahan fluks Pembuluh darahion melewati membran atau dengan mengubah aktivitasenzim-enzim seluler. CES Berikutnya, kita akan membandingkan persamaandan perbedaan antara respons saraf dan h o r m o n padatingkat sistem. Periksa Pemahaman Anda 4.6 Membran plasma 1. Buat tabel yang membandingkan sintesis, penyimpanan, dan sekresi hormon peptida dan hormon steroid, juga Sitoplasma transpornya di dalam darah. Q Hormon lipof Ilk berdifusi Q Protein baru 2. Jelaskan bagaimana perantara kedua yang umum, seperti menembus membran menghasilkan cAMP, dapat memicu respons yang amat beragam pada plasma. respons yang berbagai sel. diinginkan. • Bagian yang Protein4.7 Perbandingan Sistem baru Q Protein baru Saraf dan Endokrin mengikat — ^ dibebaskan dari Reseptor hormon ribosom danSistem saraf dan endokrin adalah dua sistem pengatur hormon diproses menjadiutama tubuh. Sistem saraf dengan cepat menghantarkan steroid Bagian bentuk-terlipatimpuls listrik ke otot rangka dan kelenjar eksokrin yang yang terikat akhir.disarafinya. Sistem endokrin menyekresikan h o r m o n k edalam darah untuk diangkut ke tempat kerjanya yang ke DNA Q Ribosomjauh. Meskipun kedua sistem ini berbeda dalam banyak \"membaca\"hal, keduanya juga memiliki banyak persamaan (Tabel Q Hormon berikatan dengan mRNA untuk4-5). Sistem saraf m a u p u n endokrin mengubah sel menyintesis proteinsasarannya (tempat kerja kedua sistem tersebut) dengan reseptor intrasel yang barumembebaskan zat k i m i a perantara (neurotransmiter padasel saraf, h o r m o n pada sel e n d o k r i n ) yang berikatan spesifik baginya. , X/ Q mRNA barudengan reseptor spesifik d iselsasaran. Pengikatan ini meninggalkanm e m i c u respons sel yang diperintahkan masing-masing Tempat pengikatan nukleus.sistem pengatur itu. DNA (aktif) Q Gen yang aktif Sekarang mari kita lihat perbedaan anatomik antara Q Kompleks hormon- menerjemahkankedua sistem ini dan perbedaan cara keduanya dalam reseptor berikatan mRNA.melaksanakan kerja spesifik. dengan elemen respons hormon DNA. Q Pengikatan mengaktifkan gen. DNA Elemen Gen responsSistem saraf \"berkabel\", sedangkan Nukleus hormonsistem endokrin \"nirkabel\"S e c a r a a n a t o m i s , s i s t e m s a r a f d a n e n d o k r i n b e r b e d a . P a d a ^^\"\"^^^ ^ \" ^ ^ M e k a n i s m e k e r j a h o r m o n l i p o f i l i k m e l a l u i p e n g a k t i f a n gen.sistem saraf, setiap sel saraf berakhir langsung d i sel sasar-an spesifiknya—dengan kata lain, sistem saraf layaknya\"kabel\" yang tersusun membentuk jaras-jaras anatomik yang kelenjar endokrin menyekresikan h o r m o n d a n banyaksangat teratur u n t u k penghantaran sinyal dari satu bagian interaksi berlangsung di antara berbagai kelenjar endokrin.tubuh k ebagian tubuh lain. Informasi dibawa di sepanjangrantai neuron k etempat tujuan melalui penjalaran potensialaksi yang bergabung dengan transmisi melalui sinaps. Ber- Spesifisitas saraf disebabkan olehlawanan dengan sistem saraf, sistem e n d o k r i n adalah sistem kedekatan anatomik, sementara\"nirkabel\"—kelenjar endokrin tidak berkaitan secara anatomis spesifisitas endokrin disebabkan olehdengan sel sasarannya. Alternatifnya, zatkimia perantara spesialisasi reseptor.pada sistem endokrin disekresikan k edalam darah dan di-angkutke tempat sasaran yangjauh.Kenyataannya,komponen- Karena perbedaan anatomiknya, spesifisitas kerja sistem sarafk o m p o n e n sistem endokrin itu sendiri tidak berkaitan secara dan endokrin tercipta melalui mekanisme yang berbeda. Spe-anatomis; kelenjar endokrin tersebar di seluruh tubuh (lihat sifisitas k o m u n i k a s i saraf bergantung pada keeratan hubunganGambar 18-1, h . 700). N a m u n , kelenjar-kelenjar ini m e m - anatomik selsaraf dengan selsasarannya, sehingga setiapbentuk sebuah sistem dalam konteks fungsional, karena semua

Prinsip Komunilosi Sarafdan Hormon 137< TABEL 4-5 Perbandingan Sistem Sarafdan Sistem EndokrinKarakteristik Sistem Saraf Sistem EndokrinSusunan anatomik Sistem \"nirkabel\": Kelenjar endokrin tersebar luas Sistem \"berl<abel\":Terdapat susunan strul<tural dan secara struktural tidak berkaitan satu sama lainJenis zat kimia perantara spesifil<di antara neuron d a n sel sasarannya, atau dengan sel sasarannya dengan kontinuitas struktural pada sistemJangkauan kerja zat kimia bersangkutan Hormon yang dibebaskan ke dalam darahperantaraSpesifisitas kerja pada sel Neurotransmiter yang dibebaskan ke dalam celah Jarak jauh (dibawa oleh darah)sasaran sinapsKecepatan respons Jarak dekat (berdifusi menyeberangi celah sinaps)Durasi kerja Bergantung pada hubungan anatomik erat antara Bergantung pada spesifisitas pengikatan selFungsi utama sel sarafdan sel sasarannya sasaran dan kepekaan terhadap hormon tertentu Umumnya cepat (milidetik) Umumnya lambat (beberapa menit hingga Singkat (milidetik) beberapa jam) Mengoordinasikan respons cepat yang butuh Lama {beberapa menit hingga beberapa hari atau ketepatan lebih lama) Mengontrol aktivitas yang lebih memerlukan durasi ketimbang kecepatanneuron memiliki jangkauan pengaruh yang sempit. Neuro- ujung-ujungnya menimbulkan efek akhir h o r m o n bersangkut-transmiter hanya dibebaskan ke sel sasaran spesifik d i dekat- an. H o r m o n i n i tidak dapat m e m e n g a r u h i sel lain karena selnya, kemudian dengan cepat diinaktifkan atau dibersihkan yang bukan sasarannya tidak memiliki reseptor pengikat yangsebelum sempat masuk ke darah. Sel sasaran sebuah neuron cocok u n t u k n y a . D e m i k i a n juga sebaliknya, sel sasaran ter-memiliki reseptor untuk neurotransmiter, tetapi banyak sel tentu memiliki reseptor yang \"menyesuaikan diri\" gunalain di lokasi berbeda juga memiliki reseptor sejenis dan dapat mengenali satu saja atau beberapa d iantara sekian banyakmerespons zat k i m i a perantara yang sama manakala tiba d i h o r m o n yang beredar di dekatnya. Sinyal lain melalui begitusel-sel itu. Sebagai contoh, keseluruhan sistem n e u r o n (disebut saja tanpa m e n i m b u l k a n efek karena sel tidak m e m i l i k ineuron motorik yang menyarafi otot rangka Anda menggu- reseptor u n t u k sinyal tersebut.n a k a n n e u r o t r a n s m i t e r y a n g s a m a , asetilkolin (acetylcholine,ACh), d a n s e m u a o t o t r a n g k a A n d a m e m i l i k i r e s e p t o r A C h Sistem saraf dan endokrin memilikikomplementer (lihat Bab 7). N a m u n , A n d a dapat menggoyang-kan jempol kaki Anda tanpa memengaruhi otot lain karena lingkup autoritas sendiri-sendiri, tetapiA C h dapat dibebaskan satu per satu dari neuron motorik yangsecara spesifik tersambung k eotot pengontrol jempol kaki keduanya berinteraksi secara fungsional.Anda. Jika A C h dibebaskan sekaligus k e dalam darah,sebagaimana hormon, semua otot rangka akan merespons Sistem saraf dan endokrin dikhususkan u n t u k mengontrolsecara bersamaan dengan berkontraksi, karena semuanya berbagai jenis aktivitas. Secara u m u m , sistem saraf mengaturmemiliki reseptor yang identik u n t u k A C h . H a l ini tidak koordinasi respons cepat yang m e m b u t u h k a n ketepatan.terjadi karena adanya pola kabel akurat yang menyediakan Sistem ini terutama penting dalam interaksi tubuh dengansaluran komunikasi langsung antara neuron motorik dengan lingkungan luar. Sinyal saraf dalam bentuk potensial aksisel sasarannya. dengan cepat menjalar d i sepanjang serat saraf, menyebabkan pembebasan neurotransmiter di terminal akson, yang hanya Spesifisitas i n isangat bertolak belakang dengan mekanisme perlu berdifusi m e n e m p u h jarak sangat pendek m e n u j u selterciptanya spesifisitas k o m u n i k a s i pada sistem endokrin. sasarannya sebelum menimbulkan respons. Respons diperan-Karena beredar dalam darah, h o r m o n dapat mencapai hampir tarai-saraf cepat timbul, tetapi singkat; respons segera terhentisemua jaringan. N a m u n , hanya sel sasaran spesifik yang dapat begitu neurotransmiter dengan cepat dibersihkan dari tempatmemberikan respons terhadap masing-masing hormon. sasarannya. H a l ini m e m u n g k i n k a n penghentian respons,Spesifisitas kerja h o r m o n bergantung pada spesialisasi reseptor pengulangan respons hampir bersamaan dengan berakhirnyasel sasaran. U n t u k m e n i m b u l k a n efek, h o r m o n p e r t a m a - t a m a respons pendahulu, atau pencetusan respons yang silihharus berikatan dengan reseptor spesifik yang hanya terdapat berganti dengan cepat sesuai kebutuhan saat itu (misalnya,di sel sasaran h o r m o n tersebut. Reseptor sel sasaran m e m i l i k i perintah yang berubah-ubah dengan cepat k e kelompok-fungsi pengikatan yang sangat selektif Sebuah reseptor me- kelompok otot yang diperlukan untuk koordinasi berjalan).ngenali h o r m o n spesifiknya karena salah satu bagian kon- Mekanisme kerja ini menjadikan komunikasi saraf berlang-formasi reseptor itu cocok dengan bagian unik h o r m o n peng- sung amat cepat dan akurat. Jaringan sasaran sistem sarafikatnya layaknya hubungan \"gembok-dan-kunci.\" Pengikatan adalah otot dan kelenjar, terutama kelenjar eksokrin di tubuh.sebuah h o r m o n dengan reseptornya memicu reaksi yang Sistem endokrin, berbeda dengan sistem saraf, dikhususkan untuk mengontrol aktivitas-aktivitas yang lebih memerlukan

138 BAB 4 Periksa Pemahaman Anda 4.7durasi ketimbang kecepatan, misalnya mengatur metabolisme 1. Bandingkan bagaimana spesifisitas kerja sistem saraf d a n * \" ^organik; menjaga keseimbangan air dan elektrolit; mendorongpertumbuhan dan perkembangan bertahap tanpa hambatan; endokrin tercipta. 1dan mengontrol reproduksi. Sistem endokrin merespons lebihlambat terhadap rangsangan pemicunya daripada sistem saraf 2. Sistem pengatur apa yang memungkinkan Anda membalik 1karena beberapa alasan. Pertama, sistem endokrin m a u tidakmau bergantung pada alirandarah untuk mengangkut h o r m o n halaman dan sistem pengatur apa yang menjaga kadar glukosaperantaranya menempuh jarak jauh. Kedua, hormon u m u m -nya m e m i l i k i m e k a n i s m e kerja yang lebih kompleks pada sel (gula) darah Anda?sasarannya daripada mekanisme kerja neurotransmiter;dengan demikian, h o r m o n memerlukan waktu lebih lama Homeostasis: Bab dalamsebelum menghasilkan respons. Efek akhir sejumlah h o r m o n Perspektiftidak terdeteksi hingga beberapa j a m setelah berikatan denganreseptor sel sasaran. Selain itu, karena tingginya afinitas Untuk mempertahankan homeostasis, sel-sel harusreseptor terhadap h o r m o n pasangannya, h o r m o n kerap tetap berkomunikasi sehingga dapat bekerja sama untukterikat k e reseptor u n t u k beberapa saat, m e m p e r p a n j a n g melaksanakan berbagai aktivitas demi kelangsungankeefektifan biologisnya. Lebih lanjut, tidak seperti respons hidup. Guna menghasilkan respons yang diinginkan,saraf yang berlangsung singkat dan berakhir hampir bertepatan kedua sistem pengatur utama tubuh, sistem saraf dan endokrin,dengan pembersihan neurotransmiter, efek endokrin biasanya harus berkomunikasi dengan sel sasaran yang dikendalikannya.bertahan beberapa saat setelah h o r m o n m e n a r i k diri. Respons Karena itu, komunikasi saraf dan hormon sangat penting dalamsaraf terhadap lonjakan pembebasan neurotransmiter u m u m - menjaga kestabilan lingkungan internal serta memadukannya hanya bertahan beberapa milidetik hingga beberapa detik, aktivitas-aktivitas nonhomeostatik.sementara perubahan imbas-hormon pada sel sasaranbertahan selama beberapa menit hingga beberapa hari atau, Neuron dikhususkan untuk menerima, memproses, menyan-pada kasus efek pemacu-pertumbuhan, bahkan seumur hidup. di, dan menyalurkan informasi dengan cepat dari satu bagianKarena itu,kerja h o r m o n relatif lambat dan berkepanjangan, tubuh ke bagian tubuh lain. Informasi dihantarkan melaluimenjadikan kontrol endokrin terutama sesuai untuk mengatur jaras-jaras saraf yang kompleks melalui penjalaran potensialaktivitas metabolik yang m e m e r l u k a n stabilitas jangka- aksi di sepanjang neuron serta melalui transmisi kimiawi sinyalpanjang. dari neuron ke neuron di sinaps, juga dari neuron ke otot dan kelenjar melalui interaksi neurotransmiter-reseptor lainnya di Meskipun sistem endokrin dan saraf memiliki cakupan taut tersebut.spesialisasi masing-masing, keduanya berkaitan erat secarafungsional. Sebagian sel saraf tidak membebaskan neuro- Secara kolektif, neuron-neuron membentuk sistem saraf.transmiter di sinaps, tetapi malah berakhir di pembuluh darah Banyak aktivitas yang dikontrol oleh sistem saraf dirancangdan melepaskan zat kimia perantaranya ( n e u r o h o r m o n ) k e untuk mempertahankan homeostasis. Sebagian sinyal listrikdalam darah, tempat zat k i m i a i n i bekerja sebagai h o r m o n . neuronal menyampaikan informasi mengenai perubahan yangZat kimia perantara tertentu bahkan dapat bekerja sebagai harus cepat ditanggapi oleh tubuh guna mempertahankanneurotransmiter manakala dibebaskan dari ujung saraf homeostasis—misalnya, informasi tentang penurunan tekanansekaligus sebagai h o r m o n bilamana disekresikan oleh sel darah. Sinyal listrik neuronal lainnya dengan cepat mengirimkane n d o k r i n . S a l a h s a t u c o n t o h n y a a d a l a h norepinefrin ( l i h a t h . pesan ke otot dan kelenjar, merangsang timbulnya respons699). Sistem saraf, secara langsung ataupun tak-langsung, m e - yang sesuai guna mengompensasi perubahan ini—misalnya,ngontrol sekresi banyak h o r m o n (lihat Bab 18). Sebaliknya, penyesuaian aktivitas jantung dan pembuluh darah yang me-banyak h o r m o n bekerja sebagai neuromodulator, mengubah mulihkan tekanan darah menjadi normal kembali ketika tekananefektivitas sinaps sehingga memengaruhi eksitabilitas sistem darah mulai turun. Selain itu, sistem saraf mengarahkan banyaksaraf Adanya h o r m o n kunci tertentu bahkan penting bagi aktivitas yang tidak dirancang untuk mempertahankan homeo-perkembangan dan pematangan otak yang semestinya selama stasis, banyak di antaranya berada di bawah kontrol sadar,kehidupan janin. Selain itu,pada banyak keadaan, sistem saraf seperti bermain basket atau menjelajah internet.dan endokrin saling melengkapi dalam memengaruhi selsasaran yang sama. Sebagai contoh, kedua sistem pengatur Sistem endokrin menyekresikan hormon ke dalam darah,utama ini membantu mengatur sistem sirkulasi dan pencer- yang mengangkut zat kimia perantara ini ke sel-sel sasarannaan. Jadi, banyak terdapat interaksi regulatorik penting yang jauh, tempat hormon tersebut menimbulkan efek denganantara sistem saraf dan endokrin. Ilmu tentang hubungan ini mengubah aktivitas protein enzimatik atau struktural di dalamd i k e n a l s e b a g a i neuroendokrinologi. sel-sel tersebut. Melalui perantara hormon yang bekerja relatif lambat, sistem endokrin umumnya mengatur aktivitas yang Dalam tiga bab berikutnya, kita memusatkan perhatian lebih memerlukan durasi ketimbang kecepatan. Sebagian besarpada sistem saraf Sistem endokrin akan diulas secara lebih aktivitas ini diarahkan untuk mempertahankan homeostasis.mendalam di bab-bab akhir. Pada seluruh isi buku ini, kita Sebagai contoh, hormon membantu menjaga konsentrasiakan terus menggarisbawahi beragam cara interaksi kedua nutrien yang sesuai di lingkungan internal dengan mengarahkansistem pengatur i n i sehingga tubuh dipandang sebagai satu reaksi-reaksi kimia yang terlibat dalam pengambilan, penyim-kesatuan terpadu, meskipun masing-masing sistem memiliki panan, pembebasan, dan penggunaan molekul-molekul nutrienlingkup autoritasnya masing-masing. ini. Hormon juga membantu mempertahankan keseimbangan air dan elektrolit di lingkungan internal. Selain itu, tidak ber- kaitan dengan homeostasis, hormon mengarahkan pertum- buhan dan mengontrol sebagian besar aspek sistem reproduksi.

Sistem saraf dan endokrin bersama-sama menyelaraskan Prinsip Komunilosi Saraf dan Hormon 139sejumlah mekanisme adaptasi yang membantu tubuh mem-pertahankan homeostasis dalam respons terhadap stres. Selain itu, kedua sistem ini bekerja secara terpadu untuk mengontrol sistem sirkulasi dan pencernaan, yang melaksanakan banyak aktivitas homeostatik.SOAL LATIHANJawaban dimulai di h. A-24. 15. D e n g a n m e n g g u n a k a n k o d e j a w a b a n d i k a n a n , t u n j u k k a n potensial apa yang sedang dijelaskan:Pertanyaan Objekif1. Perubahan konformasi protein kanal yang disebabkan 1. mengikuti h u k u m (a) potensial berjenjang tuntas-atau-gagal (b)potensial aksioleh perubahan listrik bertanggung jawab atas pembukaandan p e n u t u p a n p i n t u Na\"^ d a n selama pembentukan 2. besar perubahan potensial bervariasi sejalan dengan intensitas kejadian pemicunyap o t e n s i a l a k s i . (Benar atau salah?) 3 . p e n y e b a r a n decremental m e n j a u h i t e m p a t a s a l n y a2. P o m p a Na\"^-K\"^ m e n g e m b a l i k a n m e m b r a n k e potensial 4 . p e n y e b a r a n nondecremental k e s e l u r u h b a g i a ni s t i r a h a t s e t e l a h p u n c a k p o t e n s i a l a k s i t e r c a p a i . (Benar membran 5. berfungsi sebagai sinyal jarak-jauhatau salah?) 6. berfungsi sebagai sinyal jarak-dekat3. Seusai s e b u a h p o t e n s i a l aksi, l e b i h b a n y a k K\"^ d i l u a r seld a r i p a d a d i d a l a m sel a k i b a t e f l u k s K\"^ s e l a m a fase t u r u n .(Benar atau salah?) 16. D e n g a n m e n g g u n a k a n k o d e j a w a b a n d isebelah k a n a n , tunjukkan karakteristik apa yang m e r u j u k pada h o r m o n4. N e u r o n pascasinaps dapat mengeksitasi ataupun peptida dan steroid:m e n g i n h i b i s i n e u r o n p r a s i n a p s (Benar atau salah?)5. Sistem perantara kedua pada a k h i r n y a m e n i m b u l k a n 1. hidrofilik (a) h o r m o n peptidarespons sel yang d i i n g i n k a n dengan m e m i c u perubahan 2. lipofilik (b)h o r m o n steroidb e n t u k d a n f u n g s i p r o t e i n s a s a r a n i n t r a s e l . (Benar atau 3. disintesis oleh R E (c) h o r m o n peptidasalah?) 4. disintesis dengan dan steroid6. M a s i n g - m a s i n g organ steroidogenik m e m i l i k i semua memodifikasi kolesterol (d) bukan h o r m o nenzim yang diperlukan untuk menghasilkan hormon 5. m e n c a k u p epinefrin dari peptida ataus t e r o i d a p a p u n . (Benar atau salah?) medula adrenal steroid7. P e n j a l a r a n s a t u - a r a h p o t e n s i a l a k s i m e n j a u h i t e m p a t 6. m e n c a k u p kortisol dari korteks adrenalaktivasinya semula dijamin oleh . 7. b e r i k a t a n d e n g a n p r o t e i n p l a s m a8. adalah tempat inisiasi potensial aksi pada 8. b e r i k a t a n dengan reseptor intraselsebagian besar neuron karena memiliki ambang paling 9. berikatan dengan reseptor m e m b r a n p e r m u k a a nrendah. 10. m e n g a k t i f k a n gen u n t u k m e n d o r o n g sintesis protein9. Taut tempat aktivitas listrik d i satu n e u r o n m e m e n g a r u h i baruaktivitas listrik d i neuron lain dengan perantaraan 11. bekerja melalui perantara kedua untuk mengubahneurotransmiter disebut . protein yang sudah ada10. P e n j u m l a h a n EPSP-EPSP yang berlangsung h a m p i r 12. disekresikan ke d a l a m darah oleh kelenjar e n d o k r i nberbarengan akibat eksitasi berulang sebuah masukan dan dibawa ke tempat sasaran yang jauhprasinaps dikenal sebagai .11. Penjumlahan EPSP-EPSP yang berlangsung berbarengandari beberapa masukan prasinaps berbeda dikenal sebagai Pertanyaan Esai12. H u b u n g a n neuronal berupa sinaps dari banyak m a s u k a n 1. A p a sajakah dua jenis jaringan peka-rangsang? 2 . T u l i s k a n d e f i n i s i i s t i l a h b e r i k u t : polarisasi, depolarisasi,prasinaps bekerja pada satu sel pascasinaps disebut hiperpolarisasi, repolarisasi, potensial membran istirahat, , sedangkan hubungan neuronal berupa satu potensial ambang, potensial aksi, periode refrakter, d a n hukum tuntas-atau-gagal.neuron prasinaps bersinaps dengan, d a nkarena itu, 3. Jelaskan perubahan permeabilitas dan fluks i o n yangmemengaruhi aktivitas banyak selpascasinaps dikenal terjadi selama potensial aksi.sebagai . 4. Bandingkan hantaran merambat dan hantaran meloncat. 5. B a n d i n g k a n kejadian d i sinaps eksitatorik dan d i sinaps13. A n t a r a t e r i k a t - m e m b r a n yang u m u m d i j u m p a i d i antara inhibitorik.reseptor dan protein efektor pada membran plasma adalah14. Tiga jenis reseptor berdasarkan m e k a n i s m e kerjanyaadalah , ,dan .

140 BAB 4 m e n e m p u h jarak 0,6m yang sekarang, baik untuk neuron bermielin maupun tak-bermielin?6. B a n d i n g k a n keempat jenis kanal berpintu d a l a m konteks faktor yang membukanya atau menutupnya. d. Bagaimana jika terdapat lima sinaps? 2. A n g g a p l a h titik A berjarak 1 m dari titik B. B a n d i n g k a n7. B e d a k a n antara n e u r o t r a n s m i t e r klasik d a n neuropeptida. Jelaskan apa yang dimaksud dengan neuromodulator. situasi-situasi berikut: a. Sebuah a k s o n terentang d a r i A ke B , d a n kecepatan8. Sebutkan k e m u n g k i n a n keluaran G P S P yang terbentuk melalui interaksi antara EPSP dan IPSP. hantarannya 60 m/det. b. Tiga n e u r o n terentang dari Ake B, s e m u a n y a m e m i l i k i9. Bedakan antara inhibisi prasinaps dan potensial pasca- sinaps inhibitorik. kecepatan hantaran yang sama, dan jeda waktu d i kedua sinaps (buatlah gambar) 1 mdet. Berapa10. Sebutkan d a n jelaskan jenis-jenis k o m u n i k a s i antarsel. kecepatan hantaran ketiga neuron tersebut pada1 1 . T u l i s k a n d e f i n i s i transduksi sinyal. situasi kedua inijika waktu hantaran total pada kedua12. Bedakan antara perantara pertama dan kedua. kasus sama?13. Paparkan rangkaian kejadian pada jaras perantara-kedua 3. K i t a dapat m e m p e r k i r a k a n berapa besar arus Na\"^ y a n g cAMR dihasilkan oleh p o m p a Na\"^-K\"^ dengan persamaan14. Paparkan rangkaian kejadian pada jaras perantara-kedua berikut:' Ca2+. kl log ^15. Jelaskan bagaimana efek kaskade jaras h o r m o n m e m - P= perkuat respons.16. B a n d i n g k a n sistem saraf d a n sistem e n d o k r i n . Dengan p besar arus pompa natrium, G konduktansi membran terhadap ion bersangkutan, dinyatakan dalamLatihan Kuantitatif p S / c m ^ ( S = S i e m e n s ) ; [x]^ d a n [ x j j , b e r t u r u t - t u r u t , konsentrasi i o n x di luar dan di dalam sel; k konstanta1. Jawablah pertanyaan-pertanyaan mengenai penghantaran Boltzmann; Tsuhu dalam kelvin, dan qkonstanta muatan potensial aksi berikut ini dengan menggunakan data unsur. Anggaplah k T / q = 2 5m V , G^a\"^ = 3,3 pS/cm^, GK\"^ kecepatan yang tercantum di h. 112: = 240 pS/cm2, [Na+]o = 145 m M , dan [K+jj =4 m M . Berapa a. B e r a p a l a m a w a k t u y a n g d i p e r l u k a n o l e h satu besar arus pompa untuk natrium, dalam pA/cm^ ( A = potensial aksi untuk m e n e m p u h jarak 0,6 md i ampere, satuan arus)? sepanjang akson sebuah neuron tak-bermielin pada saluran cerna? ' F.C. Hoppensteadt dan C . Peskin, Matematic in medicine and the Life Sciences (New b. Berapa lama w a k t u yang diperlukan oleh satu York: Springer, 100), persamaan 7. 4. 35, h. 178. potensial aksi untuk menempuh jarak yang sama di sepanjang akson sebuah neuron besar bermielin yang menyarafi otot rangka? c. A n g g a p l a h terdapat d u a sinaps d i s e b u a h jaras saraf sepanjang 0,6m dan jeda waktu di masing-masing sinaps 1 mdet. Berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh sebuah potensial aksi dan sinyal kimiawi untukUNTUK DIRENUNGKAN e. A k a n t e r j a d i p e n j u m l a h a n k e t i k a p o t e n s i a l a k s i berpapasan di tengah-tengah neuron, menghasilkan1. Laju aktivitas p o m p a Na\"^-K\"^ tidak konstan, tetapi d i k e n - potensial aksi yang lebih besar. dalikan oleh k o m b i n a s i efek perubahan konsentrasi Na\"^ C I S d a n k o n s e n t r a s i K\"^ C E S . M e n u r u t A n d a , p e r u b a h a n 3. A n g g a p l a h A n d a m e n y e n t u h sebuah k o m p o r panas k o n s e n t r a s i Na\"^ C I S m a u p u n K\"^ C E S setelah s e r a n g k a i a n dengan jari tangan Anda. Kontraksi otot biseps menye- potensial aksi di sebuah neuron akan mempercepat, m e m - b a b k a n fleksi ( p e n e k u k a n ) s i k u , s e m e n t a r a k o n t r a k s i o t o t perlambat, atau sama sekali tidak memengaruhi pompa triseps menyebabkan ekstensi (pelurusan) siku. Pola Na+-K+ d i sel ini? potensial pascasinaps apa yang A n d a harapkan terpicu sebagai refleks di badan sel pada k e l o m p o k n e u r o n yang2. M a n a d i antara peristiwa-peristiwa berikut yang akan mengontrol otot-otot ini untuk menarik tangan Anda terjadi jika sebuah neuron percobaan diberi rangsangan menjauhi stimulus yang menyakitkan: potensial pasca- secara bersamaan pada kedua ujungnya? sinaps eksitatorik (EPSP) atau potensial pascasinaps a. Potensial aksi a k a n tercetus d i t e n g a h - t e n g a h n e u r o n inhibitorik (IPSP)? dan menjalar ke kedua ujung yang berlawanan. b. Potensial aksi akan berpapasan d i tengah-tengah Kini anggaplah jari tangan A n d a sedang ditusuk saat neuron, kemudian menjalar balik k e posisinya pengambilan sampel darah. Refleks penarikan yang sama semula. akan terpicu. Pola potensial pascasinaps apa yang akan c. P o t e n s i a l aksi a k a n b e r h e n t i b e g i t u b e r p a p a s a n d i A n d a hasilkan secara sadar d i neuron-neuron yang tengah-tengah neuron. mengontrol otot biseps dan triseps demi menjaga lengan d. Potensial aksi yang lebih kuat akan menunggangi A n d a tetap lurus meskipun ada stimulus menyakitkan? potensial aksi yang lebih lemah.

4. Anggaplah n e u r o n prasinaps eksitatorik A berakhir d i Prinsip Komunikasi Saraf dan H o r m o n 141 s e b u a h s e l p a s c a s i n a p s d e k a t axon hillock d a n n e u r o n prasinaps eksitatorik B berakhir d i sel pascasinaps yang menahan garam (khususnya Na+, diikuti C I \" , seturut sama pada sebuah dendrit di sisi badan sel yang berlawanan gradien listr'k yang tercipta) selama pembentukan urine. d e n g a n axon hillock. J e l a s k a n m e n g a p a e k s i t a s i c e p a t Garam mewakili lebih dari 9 0 % aktivitas osmotik neuron prasinaps A dapat membawa neuron pascasinaps (menahan air) CES, termasuk plasma. (2) Penyekat ke ambang melalui sumasi temporal, sehingga timbul p o - r e s e p t o r ( 3 i - a d r e n e r g i k (^i-adrenergic receptor blocker) tensial aksi, sementara eksitasi neuron prasinaps B pada merintangi pengikatan epinefrin k e reseptornya d i frekuensi d a nbesar EPSP yang sama boleh jadi tidak ber- jantung. Epinefrin, h o r m o n yang disekresikan oleh hasil membawa neuron pascasinaps tersebut ke ambang. medula adrenal, meningkatkan laju dan kuat kontraksi otot jantung. Jelaskan bagaimana masing-masing obat i n i5. D u a kelas obat yang menyekat d u a reseptor berbeda ter- menurunkan tekanan darah. masuk dalam golongan obat yang digunakan untuk m e - 6. K a d a n g - k a d a n g pasien m e n d a p a t terapi m o d u l a t o r nangani tekanan darah tinggi. (1) Penyekat reseptor r e s e p t o r e s t r o g e n s e l e k t i f (selective estrogen receptor modu- a n g i o t e n s i n (angiotensin receptor blocker, ARB) m e n g h a - lator, SERM) s e l a m a b e b e r a p a t a h u n s e s u d a h o p e r a s i langi pengikatan angiotensin ke reseptornya d isel korteks pengangkatan payudara akibat kanker payudara bergan- adrenal yang menyekresikan h o r m o n penahan-garam, tung-estrogen. Pikirkan bagaimana obat ini dapat m e m - aldosteron. Aldosteron bekerja pada ginjal untuk beri manfaat. Tunjukkan melalui rute mana obat i n i sebaiknya diberikan danjelaskan mengapa demikian.PERTIMBANGAN KLINIS menyarafi bagian tersebut. Akibatnya, Becky terbebas dari rasa cemas karena tidak merasa nyeri sedikit p u n selamaBecky N . merasa cemas ketika duduk d i kursi dokter gigi prosedur pengeboran dan penambalan. Anestetik lokal me-menunggu pemasangan amalgam perak pertamanya (\"tambal- nyekat kanal Na\"^ berpintu-listrik. Jelaskan bagaimana kerjaan\" lubang d i gigi). Sebelum mempersiapkan gigi untuk obat ini dapat mencegah transmisi impuls nyeri ke otak.amalgam tersebut dengan mengebor bagian gigi yang busuk,dokter gigi m e n y u n t i k k a n anestetik lokal d i jaras saraf yang «

Kartu Belajar4.1 Pengenalan Komunikasi Saraf (h. 98-99) • Perubahan permeabilitas ini menyebabkan pembalikan sesaat p o t e n s i a l m e m b r a n , d e n g a n i n f l u k s Na\"^ m e n i m b u l k a n f a s e n a i k (dari• Sel saraf dan otot merupakan jaringan peka-rangsang karena ke- - 7 0 k e -1-30 m V ) , d i i k u t i e f l u k s K + y a n g m e n y e b a b k a n f a s e t u r u n ( d a r iduanya dapat dengan cepat mengubah permeabilitas membrannya dan p u n c a k k e m b a l i k e p o t e n s i a l i s t i r a h a t ) . {Lihat Gambar 4-7.)mengalami perubahan potensial membran sesaat ketika tereksitasi. ' Sebelum kembali kepotensial istirahat, sebuah potensial aksi mere-Perubahan potensial yang cepat ini berfungsi sebagai sinyal listrik. generasi potensial aksi baru yang identik pada daerah di sebelahnya• Dibandingkan dengan potensial istirahat, membran mengalami de- melalui arus yang membawa daerah yang semula inaktif ke ambang.polarisasi ketika besar potensial negatifnya berkurang (menjadi kurang Siklus yang berulang dengan sendirinya iniberlanjut hingga potensialnegatif) d a n hiperpolarisasi sewaktu besar potensial negatifnya aksi menyebar keseluruh bagian membran seltanpa berkurang ke-b e r t a m b a h ( m e n j a d i l e b i h n e g a t i f ) . {Lihat Gambar 4-1.) kuatannya.' Perubahan potensial disebabkan oleh kejadian pemicu yang meng- - Terdapat dua jenis penjalaran potensial aksi: (1) hantaran merambatubah permeabilitasmembran,yang dengan demikian memicu perubahan di serat tak-bermielin, dengan potensial aksi menyebar di sepanjangperpindahan ion menyeberangi membran. setiap bagian membran; dan (2)hantaran meloncat yang lebih cepat di• Terdapat dua jenis perubahan potensial sebagai berikut: (1) potensial serat bermielin, dengan impuls meloncat dari satu nodus Ranvier keberjenjang, sinyal jarak-dekat, dan(2)potensial aksi, sinyal jarak-jauh. nodus Ranvier berikutnya disepanjang bagian serat yang terbungkus{Lihat Tabel 4-1 h. 109) o l e h m i e l i n p e n g i n s u l a s i . {Lihat Gambar 4-9, 4-12, dan 4-13.) « Pompa Na+-K+ perlahan-lahan mengembalikan ion-ion yang ber-4.2 I Potensial Berjenjang (h. 99-101) pindah selama penjalaran potensial aksi kelokasinya semula, untuk mempertahankan gradien konsentrasi ion-ion itu.• Potensial berjenjang, biasanya berupa depolarisasi, terjadi di satu • Bagian membran yang baru saja dilewati impuls tidak dapatbagian kecil pada membran sel peka-rangsang.Tempatyang mengalami dirangsang lagi sebelum pulih dari periode refrakternya, menjaminperubahan potensial disebut daerah aktif. Potensial berjenjang menyebar p e n j a l a r a n s a t u - a r a h p o t e n s i a l a k s i . {Lihat lagi Gambar 4-10 dans e c a r a decremental m e l a l u i a r u s l o k a l a n t a r a d a e r a h a k t i f d a n d a e r a h 4-11.)inaktif di sebelahnya, kemudian lenyap setelah menempuh jarak yang • Potensial aksi hanya dapat tercetus secara maksimal sebagaid e k a t . {Lihat Gambar 4-2 dan 4-3.) respons atas stimulasi atau tidak tercetus sama sekali (hukum tuntas-* Besar potensial berjenjang bervariasi sejalan dengan besar kejadian atau-gagal).pemicunya. • Di serat saraf yang aktif, beragam tingkat kekuatan rangsangan disandi oleh frekuensi potensial aksi, bukan kekuatannya, yang berbeda-4.3 I Potensial Aksi (h. 101-113) beda.• Selama satu potensial aksi, depolarisasi membran ke potensial 4.41 Sinaps dan Integrasi Neuron (h. 113-123)ambang memicu serangkaian perubahan permeabilitas akibat perubah-a n k o n f o r m a s i k a n a l K + d a n N a + b e r p i n t u - l i s t r i k ( L i h a t Gambar 4-4 \" Satu neuron berinteraksi secara langsung dengan neuron lainhingga 4-7.) t e r u t a m a m e l a l u i s e b u a h s i n a p s k i m i a w i . {Lihat Gambar 4-14 dan 4-15.)+70 r Potensial aksi — — ^ Potensial ambang ' Sebagian besar neuron memiliki empat bagian fungsional berbeda:+60 - Potensial istirahat {Lihat Gambar 4-8 dan foto pembul<a bab.)+50 - a+40 1. Bagian dendrit/badan sel (zona masukan) berfungsi sebagai+30 Q komponen pascasinaps yang berikatan dengan, danmerespons, neuro-+20 . —— transmiter yang dibebaskan dari neuron lain.+ 10 \ >i 2 . Axon hillocl< ( z o n a p e m i c u ) a d a l a h t e m p a t p o t e n s i a l a k s i d i c e - 0 Hiperpolarisasi ikutan tuskan karena bagian ini memiliki ambang terendah sehingga paling duluan mencapai ambang sebagai respons terhadap perubahan-10 potensial berjenjang eksitatorik.-20-30 3. Akson, atau serat saraf (zona penghantar), menghantarkan-40 p o t e n s i a l a k s i d e n g a n k e k u a t a n t i d a k b e r k u r a n g s e d i k i t p u n d a r i axon-50 .- hillocl< k e t e r m i n a l a k s o n .-60-70 I 4. Terminal akson (zona keluaran) berfungsi sebagai komponen-80 prasinaps, membebaskan neurotransmiter yang memengaruhi sel-90 pascasinaps lain sebagai respons terhadap potensial aksi yang menjalar di sepanjang akson tersebut. Waktu (mdet) • Neurotransmiter yang dibebaskan berikatan dengan kanal-reseptor d i n e u r o n p a s c a s i n a p s . {Lihat Gambar 4-15.) ( 1 ) J i k a k a n a l k a t i o n 1 mdet n o n s p e s i f i k , y a n g m e n g i z i n k a n l e w a t n y a N a + m a u p u n K\"^, t e r b u k a , f l u k s Depolarisasi lambat ion yang terjadi mencetuskan EPSP, depolarisasi kecil yang m e m b a w a ke ambang sel pascasinaps m e n d e k a t i a m b a n g . (2) Jika kanal K+ atau CI\" yang terbuka, IPSP—hiperpolarisasi kecil—akan tercetus, membuat neuron p a s c a s i n a p s m a k i n s u l i t m e n c a p a i a m b a n g . {Lihat Gambar 4-16.)142

• Jika aktivitas yang dominan adalah pada masukan eksitatoriknya, Prinsip Komunikasi Saraf dan H o r m o n 143sel pascasinaps sangat mungkin mencapai ambang d a n mengalamipotensial aksi. Hal ini dapat terwujud melalui (1) sumasi temporal (EPSP spesifik tempat hormon bersangkutan mengontrol fungsi tertentudari satu masukan prasinaps yang berulang kali tereksitasi tercetus dengan mengubah aktivitas protein didalam sel sasaran.dengan jeda sangat singkat sehingga saling menambahkan) atau (2) • Hormon dikelompokkan menjadi d u a kategori berdasarkan per-sumasi spasial (penjumlahan EPSP-EPSPyang tercetus secara bersamaan bedaan kelarutannya: (1)hormon hidrofilik (larut-air) yang mencakupd a r i b e b e r a p a m a s u k a n p r a s i n a p s b e r b e d a ) . {Lihat Gambar 4-17.) peptida (sebagian besar hormon) dan katekolamin (disekresikan olehJika masukan inhibitorik yang mendominasi, potensial pascasinaps medula adrenal); dan (2)hormon lipofilik (larut-lemak) yang mencakupmenjadi semakin jauh dari ambang. Jika aktivitas eksitatorik dan inhi- hormon steroid (hormon seks d a n hormon yang disekresikan olehbitorik keneuron pascasinaps seimbang, membran akan tetap dekat ke k o r t e k s a d r e n a l ) d a n h o r m o n t i r o i d . {Lihat Tabel 4-4.)potensial istirahat. ' Hormon peptida hidrofilik disintesis dan dikemas untuk dikeluarkan• Meskipun terdapat sejumlah neurotransmiter berbeda, setiap sinaps dari seloleh kompleks Golgi-retikulum endoplasma, disimpan di vesikelselalu membebaskan neurotransmiter yang sama untuk menghasilkan sekretorik, dan dikeluarkan melalui eksositosis pada stimulasi yangr e s p o n s t e r t e n t u m a n a k a l a b e r i k a t a n d e n g a n r e s e p t o r n y a . {Lihat Tabel sesuai. Hormon jenis ini mudah larut dalam darah untuk selanjutnya4-2.) diangkut menuju sel sasarannya.• Jaras sinaps antarneuron amatlah kompleks, akibat konvergensi • Di sel sasarannya, hormon hidrofilik berikatan dengan reseptormasukan neuron d a ndivergensi keluarannya. Umumnya, banyak membran permukaan, memicu serangkaian proses intrasel melalui jarasmasukan prasinaps berkonvergensi pada satu neuron dan bekerja sama perantara kedua yang pada akhirnya mengubah protein sel yang sudahmengontrol tingkat eksitabilitas neuron tersebut. Neuron yang sama ini, ada, biasanya enzim, untuk menimbulkan respons selsasaran terhadapkonsekuensinya, berdivergensi untuk bersinaps dengan, dan meme- h o r m o n b e r s a n g k u t a n . {Lihat Gambar 4-25 dan 4-26.) M e l a l u in g a r u h i e k s i t a b i l i t a s , b a n y a k s e l s a r a f l a i n . {Lihat Gambar 4-19.) k a s k a d e r e a k s i i n i , s i n y a l a w a l m e n g a l a m i p e n g u a t a n b e r m a k n a . {Lihat Gambar 4-27.)4.51 Komunikasi Antarsel dan Transdul<si ' Steroid disintesis melalui modifikasi simpanan kolesterol oleh Sinyal (h. 123-128) enzim-enzim yang spesifik bagi tiap-tiap jaringan steroidogenik. Steroid tidak disimpan diselendokrin. Karena bersifat lipofilik, hormon iniber-• Komunikasi antarsel dapat terjadi secara langsung melalui (1) taut difusi keluar menembus sawar membran lipid segera setelah disintesis.celah atau (2) hubungan langsung sesaat antar-penanda permukaan Pengendalian steroid diarahkan pada sintesisnya.k o m p l e m e n t e r s e l . {Lihat Gambar 4-20.) • Hormon steroid d a ntiroid lipofilik diangkut dalam darah dalam• Sel-sel lebih sering berkomunikasi secara tak-langsung satu sama bentuk terikat ke protein plasma pembawa, tetapi hormon bentuklain untuk melaksanakan berbagai aktivitas terpadu dengan melepaskan bebas, tak-terikat, sajalah yang aktif secara biologis.zat kimia perantara ekstrasel, yang bekerja pada selsasaran tertentu • Hormon lipofilik mudah menembus sawar membran lipid sel sasaranguna menimbulkan respons yang diinginkan. Terdapat empat jenis zat dan berikatan dengan reseptor di dalam sel. Begitu hormon berikatankimia perantara ekstrasel, yang berlainan sumbernya serta jaraknya dan dengan reseptornya, kompleks hormon-reseptor berikatan dengan D N Acaranya hingga ketempat kerja: (1) parakrin (zat kimia perantara lokal); dan mengaktifkan sebuah gen,yang memicu sintesis protein intrasel(2) neurotransmiter (zat kimia perantara jangkauan-dekat yang struktural atau enzimatik baru yang menghasilkan efek hormon tersebutdibebaskan oleh neuron); (3) hormon (zatkimia perantara jangkauan- p a d a s e l s a s a r a n n y a . {Lihat Gambar 4-28.)jauh yang disekresikan ke dalam darah oleh kelenjar endokrin); dan (4)neurohormon (zat kimia perantara jangkauan-jauh yang disekresikan 4.7 I Perbandingan Sistem Saraf dan Endokrink e d a l a m d a r a h o l e h n e u r o n n e u r o s e k r e t o r i k ) . (Lihat Gambar 4-20.) (h. 136-138)• Pemindahan sinyal yang dibawa masuk ke seloleh z a t kimia • Sistem saraf dan endokrin adalah dua sistem pengatur utama tubuh.perantara ekstrasel, untuk dieksekusi, dikenal sebagai transduksi {Lihat Tabel 4-5.) S i s t e m s a r a f s e c a r a a n a t o m i s t e r h u b u n g l a y a k n y asinyal. \"kabel\" keorgan-organ sasarannya, sementara sistem endokrin yang« Zatkimia perantara ekstrasel yang tidak dapat masuk ke sel, seperti \"nirkabel\" menyekresikan hormon kedalam darah untuk mencapaihormon protein (perantara pertama, memicu respons sel yang diinginkan organ-organ sasaran yang jauh.dengan melekatkan diri ke membran sel sasaran d a n (1) membuka • Spesifisitas kerja saraf bergantung pada kedekatan anatomikkanal-reseptor; (2) mengaktifkan enzim-reseptor, misalnya tirosin terminal neuron pembebas-neurotransmiter dengan organ sasarannya.kinase; atau (3) mengaktifkan perantara kedua intrasel melalui reseptor Spesifisitas kerja endokrin bergantung pada spesialisasi reseptor selb e r g a n d e n g p r o t e i n G . {Lihat Gambar 4-22 dan 4-23.) sasaran untuk hormon spesifik yang beredar. • Secara u m u m , sistem saraf mengoordinasikan respons cepat,4.61 Pengenalan Komunikasi Hormon sementara sistem endokrin mengatur aktivitas yang lebih memerlukan (h. 128-136) durasi ketimbang kecepatan.• Hormon adalah zatkimia perantara jarak-jauh yang disekresikanoleh kelenjar endokrin ke dalam darah, yang mengangkutnya ke sasaran

144