UNIT 01 Pengantar Fisiologi - Fisiologi Sel dan Umum

Pengantar Fisiologi:Fisiologi Sel dan Umum 1. Susunan Fungsional Tubuh Manusia dan Pengaturan \"Lingkungan Dalam\" 2. Sel dan Fungsinya 3. Pengaturan Genetik Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel



BAB 1 Susunan Fungsional Tubuh Manusiadan Pengaturan \"Lingkungan Dalam\" Alih Bahasa: dr. Sophie Yolanda Editor: dr. M. Djauhari W.Tujuan fisiologi adalah menjelaskan berbagai faktor ada sekitar 75 triliun sel jenis lain yang melaksanakanfisik dan kimiawi yang bertanggung jawab atas asal fungsi yang berbeda dari sel darah merah. Jadi, seluruh selusu!, perkembangan, dan kemajuan hidup. Setiap jenis di dalam tubuh manusia berjumlah kira-kira 100 triliun.kehidupan, mulai dari virus yang sederhana sampaipohon yang terbesar atau manusia yang paling rumit, Walaupun banyak jenis sel pada tubuh sering kali sangatmempunyai karakteristik fungsionalnya sendiri-sendiri. berbeda satu sama lain, semua sel tersebut mempunyaiOleh karena itu, bidang fisiologi yang sangat luas ini dapat karakteristik dasar tertentu yang serupa. Misalnya, didibagi menjadi fisiologi virus, fisiologi bakteri, fisiologi set, dalam semua sel, oksigen bereaksi dengan karbohidrat,fisiologi tumbuhan, fisiologi manusia, dan banyak lagi lemak, dan protein untuk melepaskan energi yangcabang yang lain. dibutuhkan untuk fungsi sel. Lebih jauh lagi, mekanisme kimiawi umum yang dipakai untuk mengubah zat gizi Fisiologi Manusia. Padafisiologi manusia, kita berupaya menjadi energi pada dasarnya sama di semua sel, danmenjelaskan berbagai karakteristik spesifik dan mekanisme semua sel melepaskan produk akhir reaksi kimianya kepada tubuh manusia yang membuatnya menjadi makhluk cairan di sekelilingnya.hidup. Kenyataan bahwa kita tetap bertahan hidupmerupakan hasil sistem pengaturan yang kompleks, karena Hampir semua sel juga mempunyai kemampuan untukrasa lapar akan mendorong kita mencari makanan dan memperbanyak diri. Untungnya, bila satu jenis sel rusak,rasa takut akan mendorong kita mencari perlindungan. sisa sel dari jenis tersebut biasanya akan membentukSensasi dingin akan mendorong kita mencari kehangatan. sel-sel baru untuk mengisi ulang sebagai persediaan selDorongan-dorongan lain akan membuat kita mencari tersebut.pertemanan dan berkembang biak. Jadi, sebenarnyamanusia dalam banyak hal bergerak secara otomatis, dan Cairan Ekstraselular-\"Lingkungan Dalam\"kenyataan bahwa kita adalah makhluk yang merasakansensasi, emosi, dan mengerti segala sesuatu merupakan Sekitar 60 persen tubuh manusia dewasa adalah cairan,bagian dari rangkaian kehidupan yang berlangsung otomatis terutama berupa larutan ion dan zat-zat lain. Meskipunini; sifat-sifat khusus ini memungkinkan kita hidup dalam sebagian besar cairan ini terdapat di dalam sel dan disebutberbagai macam kondisi. cairan intraselular, kira-kira sepertiganya berada di ruang di luar sel dan disebut cairan ekstraselular. Cairan Sel sebagai Unit Kehidupan Tubuh ekstraselular ini terus-menerus bergerak di seluruh tubuh. Cairan ini dengan cepat diangkut di dalam darah yangUnit dasar kehidupan pada tubuh adalah sel. Setiap organ bersirkulasi dan selanjutnya tercampur antara darah danmerupakan kumpulan dari banyak sel berbeda yang cairan jaringan secara difusi melalui dinding kapiler.disatukan oleh berbagai struktur penunjang antarsel. Terdapat berbagai ion dan zat gizi di dalam Setiap jenis sel beradaptasi secara khusus untuk cairan ekstraselular yang diperlukan oleh sel untukmelakukan satu atau beberapa fungsi tertentu. Misalnya, mempertahankan kehidupan. Dengan demikian, padasel darah merah yang jumlahnya mencapai 25 triliun pada dasarnya semua sel hidup dalam lingkungan yang sama-manusia, mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan. cairan ekstraselular. Oleh karena alasan inilah cairanWalaupun sel darah merah merupakan sel dengan jumlah ekstraselular disebut juga sebagai lingkungan dalampaling banyak di antara jenis sel tubuh yang lain, masih tubuh, atau milieu interieur, istilah yang dicetuskan lebih dari 100 tahun yang lalu oleh seorang ahli fisiologi Prancis abad ke-19 yang terkenal, Claude Bernard. 3

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum Paru-paru Sel mampu hidup, tumbuh, clan melaksanakan berbagai t Pengaturanfungsi khususnya selama oksigen, glukosa, berbagai ion, elektrolitasam amino, lemak, serta unsur-unsur pokok lain dalamkonsentrasi yang tepat tersedia dalam lingkungan dalam. Perbedaan antara Cairan Ekstraselular danlntraselular. Cairan ekstraselular mengandung banyakion natrium, klorida, clan bikarbonat ditambah berbagaizat gizi untuk sel, seperti oksigen, glukosa, asam lemak,clan asam amino. Cairan ekstraselular juga mengandungkarbon dioksida yang diangkut dari sel ke paru untukdiekskresi, ditambah berbagai produk sampah sel lainnyayang diangkut ke ginjal untuk diekskresi. Cairan intraselular sangat berbeda dari cairanekstraselular; misalnya, cairan intraselular mengandungbanyak ion kalium, magnesium, clan fosfat dibandingkandengan ion natrium clan klorida yang banyak ditemukandalam cairan ekstraselular. Berbagai mekanisme khususuntuk transportasi ion melalui membran sel akanmempertahankan perbedaan konsentrasi ion antaracairan ekstraselular dengan intraselular. Proses transporini dibahas di Bab 4. Mekanisme \"Homeostatik\" Berbagai Sistem Fungsional UtamaHomeostasis Kapiler Gambar 1-1 Susunan umum sistem sirkulasi.Istilah homeostasis digunakan oleh ahli fisiologi untukmengartikan pemeliharaan berbagai kondisi yang hampir Gambar 1-2 Difusi cairan dan zat terlarut yang melintasi dindingselalu konstan di lingkungan dalam. Pada dasarnya, semua kapiler dan ruang interstisial.organ clan jaringan tubuh melaksanakan berbagai fungsiuntuk membantu mempertahankan kondisi yang relatifkonstan ini. Misalnya, paru menyediakan oksigen bagicairan ekstraselular untuk menggantikan oksigen yangdipakai oleh sel, ginjal mempertahankan konsentrasi ionyang konstan, dan sistem gastrointestinal menyediakanzat gizi. Satu bagian yang besar dalam buku ini membahasbagaimana tiap organ atau jaringan membantumempertahankan homeostasis. Untuk mengawalipembahasan ini, bab ini menguraikan berbagai sistemfungsional di dalam tubuh clan kontribusinya padahomeostasis; selanjutnya kita akan membahas secararingkas teori dasar sistem pengendalian tubuh yangmemungkinkan berbagai sistem fungsional tersebut untukbekerja sating mendukung satu sama lain.Sistem Transportasi dan Pencampuran CairanEkstraselular-Sistem Sirkulasi DarahCairan ekstraselular diangkut ke seluruh bagian tubuhdalam dua tahap. Tahap pertama adalah pergerakan darahke seluruh tubuh di dalam pembuluh darah, dan tahapkedua adalah pergerakan cairan antara kapiler darah danruang interselular di antara sel-sel jaringan.4

Bab 1 Susunan Fungsional Tubuh Manusia dan Pengaturan \"Lingkungan Dalam\"• Gambar 1-1 menunjukkan sirkulasi darah secara Sistem Muskuloskeletal. Bagaimana sistemumum. Seluruh darah di dalam sirkulasi melintasi seluruh muskuloskeletal berperan dalam homeostasis? Jawabnyajalur sirkulasi dengan kecepatan rata-rata satu kali per jelas dan sederhana: Seandainya otot tidak ikut berperan,menit saat istirahat dan enam kali per menit saat seseorang tubuh tidak dapat bergerak menuju tempat yang tepatsangat aktif. pada saat yang tepat untuk memperoleh makanan yangSewaktu darah melewati kapiler, terjadi pertukaran dibutuhkan untuk zat gizi. Sistem muskuloskeletalcairan ekstraselular yang terus-menerus antara plasma juga memungkinkan pergerakan untuk melindungidarah dengan cairan interstisial yang mengisi ruang diri terhadap lingkungan sekitar yang berbahaya; tanpaantarsel. Proses ini ditunjukkan pada Gambar 1-2. pergerakan ini, seluruh tubuh beserta semua prosesDinding kapiler bersifat permeabel terhadap sebagian homeostatiknya akan segera rusak.besar molekul yang ada dalam plasma darah, kecualiterhadap molekul protein plasma yang terlalu besar untuk Pembuangan Produk Akhir Metabolikmelintasi kapiler. Oleh karena itu, banyak cairan dan zat- Pembuangan Karbon Dioksida oleh Paru. Padazat terlarutnya berdifusi bolak-balik antara darah dan saat darah mengambil oksigen di paru, karbon dioksidaruang jaringan, yang ditunjukkan dengan anak panah. dilepaskan dari darah ke dalam alveoli paru; dan pergerakanProses difusi ini terjadi akibat gerakan kinetik molekul udara masuk dan keluar paru sewaktu respirasi akanyang terdapat dalam plasma maupun cairan interstisial. membawa karbon dioksida tersebut keluar ke atmosfer.Cairan dan molekul terlarut terus-menerus bergerak Karban dioksida merupakan produk akhir metabolismedan memantul ke segala arah dalam plasma dan cairan yang paling banyak jumlahnya.interselular, dan juga melalui pori-pori kapiler. Beberapasel berjarak lebih dari 50 mikrometer dari sebuah kapiler, Ginjal. Niran darah yang melalui ginjal akansehingga memastikan difusi hampir semua zat dari kapiler membuang sebagian besar zat dalam plasma selainke sel tersebut dalam waktu beberapa detik. Jadi, cairan karbon dioksida, yang tidak dibutuhkan oleh sel. Zat-zatekstraselular di bagian tubuh mana pun-baik dalam ini meliputi berbagai hasil akhir dari metabolisme sel,plasma maupun dalam cairan interstisial-secara terus- seperti urea dan asam urat; kelebihan ion dan air yangmenerus dicampur, sehingga dapat mempertahankan berasal dari makanan yang mungkin menumpuk dalamhomogenitas cairan ekstraselular di seluruh tubuh. cairan ekstraselular.Sumber Zat Gizi Cairan Ekstraselular Ginjal melaksanakan fungsinya dengan cara menyaring lebih dahulu plasma yang melalui glomeruli ke dalam Sistem Respirasi. Gambar 1-1 memperlihatkan tubulus dalam jumlah besar dan kemudian mereabsorbsibahwa setiap kali darah melintasi seluruh tubuh, darah zat-zat yang dibutuhkan tubuh ke dalam darah, sepertijuga mengalir melewati paru. Darah tersebut mengambil glukosa, asam amino, air dalam jumlah yang sesuai, danoksigen di alveoli, sehingga memperoleh oksigen yang banyak ion. Sebagian besar zat lain yang tidak dibutuhkandibutuhkan oleh sel. Tebal membran antara alveoli tubuh, khususnya produk akhir metabolisme seperti urea,dan lumen kapiler paru, membran alveolus, hanya 0,4 sangat sedikit direabsorbsi dan terus melewati tubulussampai 2,0 mikrometer, dan oksigen berdifusi dengan renalis menjadi urine.cepat melalui pergerakan molekular melintasi pori-pori Saluran Gastrointestinal. Zat tidak tercernamembran ini ke dalam darah. yang masuk ke saluran pencernaan dan beberapa sisaSaluran Gastrointestinal. Sebagian besar darah yang metabolisme dibuang di feses .dipompakan oleh jantung juga melewati dinding traktus Hati. Salah satu fungsi hati adalah detoksifikasi ataugastrointestinal. Di sini,berbagai zat gizi terlarut, termasuk pembuangan banyak obat dan bahan kimia yang ditelan.karbohidrat, asam lemak, dan asam amino, diabsorbsi dari Hati menyekresi banyak sisa metabolisme ini ke dalammakanan yang dikonsumsi ke dalam cairan ekstraselular empedu yang pada akhirnya akan dibuang di feses.darah. Hati dan Organ Lain yang Melaksanakan Fungsi Pengaturan Fungsi TubuhMetabolik Primer. Tidak semua zat yang diabsorbsidari saluran gastrointestinal dapat digunakan oleh sel Sistem Saraf. Sistem saraf terdiri atas tiga bagiandalam bentuknya sewaktu diabsorbsi. Hati mengubah besar: bagian masukan sensorik, sistem sarafpusat (ataususunan kimiawi banyak zat ini menjadi bentuk yang lebih bagian integrasi), dan bagian keluaran motorik. Reseptormudah digunakan, dan jaringan tubuh lain-sel lemak, sensorik mendeteksi keadaan tubuh atau keadaanmukosa gastrointestinal, ginjal, dan kelenjar endokrin- lingkungan sekitar. Misalnya, reseptor di kulit akanmembantu mengubah zat-zat yang telah diabsorbsi tadi memberitahukan kepada kita setiap kali sebuah bendaatau menyimpannya sampai zat tersebut dibutuhkan. Hati menyentuh kulit di mana pun tempatnya.Mata merupakanjuga membuang beberapa sisa metabolisme tubuh dan organ sensorik yang membuat seseorang mendapatkanzat-zat toksik yang ditelan. gambaran visual tentang lingkungan sekitarnya. Telinga juga merupakan organ sensorik. Sistem saraf pusat terdiri 5

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum generasi baru guna menggantikan orang yang telah meninggal. Kelihatannya penggunaan istilah homeostasisatas otak dan medula spinalis. Otak dapat menyimpan ini terlalu bebas, tetapi ini menggambarkan bahwa, padainformasi, menghasilkan ide, menciptakan ambisi, serta hakikatnya semua struktur tubuh tersusun sedemikianmenentukan reaksi yang dilakukan oleh tubuh sebagai rupa agar membantu mempertahankan kehidupan yangrespons terhadap sensasi. Sinyal yang sesuai kemudian berlangsung secara otomatis dan terus-menerus.dihantarkan melalui bagian motorik sistem saraf untukmelaksanakan keinginan seseorang. Sistem Pengatur Tubuh Suatu bagian penting sistem saraf disebut sebagai Tubuh manusia mempunyai beribu-ribu sistem pengatur.sistem otonom. Sistem ini bekerja pada tingkat bawah Sistem pengatur yang paling rumit adalah sistem pengatursadar dan mengatur banyak fungsi organ dalam, termasuk genetik yang bekerja di dalam semua sel untuk membantutingkat aktivitas pemompaan jantung, pergerakan saluran mengatur fungsi intraselular dan ekstraselular. Masalahgastrointestinal, dan sekresi banyak kelenjar dalam ini akan dibicarakan dalam Bab 3.tub uh. Banyak sistem pengatur lain bekerja di dalam organ Sistem Endokrin. Di dalam tubuh terdapat delapan untuk mengatur fungsi masing-masing bagian organkelenjar endokrin utama yang menyekresi zat-zat tersebut; sistem pengatur lain bekerja di seluruh tubuhkimia yang disebut hormon. Hormon diangkut melalui untuk mengatur hubungan antarorgan. Misalnya,cairan ekstraselular menuju seluruh tubuh untuk sistem respirasi, bekerja bersama sistem saraf, mengaturmembantu mengatur fungsi sel. Misalnya, hormon tiroid konsentrasi karbon dioksida dalam cairan ekstraselular.meningkatkan kecepatan sebagian besar reaksi kimia Hati dan pankreas mengatur konsentrasi glukosa dalamdalam semua sel, dengan demikian membantu mengatur cairan ekstraselular dan ginjal mengatur konsentrasikecepatan aktivitas tubuh. Insulin mengatur metabolisme hidrogen, natrium, kalium, fosfat, dan ion-ion lain dalamglukosa; berbagai hormon korteks adrenal mengatur cairan ekstraselular.ion natrium, ion kalium, dan metabolisme protein; danhormon paratiroid mengatur kadar kalsium dan fosfat Contoh-Contoh Mekanisme Pengaturtulang. Jadi, hormon merupakan sistem pengatur yangmelengkapi sistem saraf. Sistem saraf mengatur berbagai Pengaturan Konsentrasi Oksigen dan Karbonaktivitas otot dan aktivitas sekresi tubuh, sedangkan Dioksida dalam Cairan Ekstraselular. Oleh karenasistem endokrin mengatur berbagai fungsi metabolisme. oksigen merupakan salah satu zat utama yang dibutuhkan untuk reaksi kimia di dalam sel, tubuh mempunyaiPerlindungan Tubuh mekanisme pengatur khusus untuk mempertahankan konsentrasi oksigen dalam cairan ekstraselular agar selalu Sistem lmun. Sistem imun terdiri atas sel-sel darah konstan dan hampir selalu tepat. Mekanisme ini terutamaputih, sel-sel jaringan yang berasal dari sel-sel darah bergantung pada sifat kimiawi hemoglobin, yang terdapatputih, timus, kelenjar getah bening, dan pembuluh limfe di dalam semua sel darah merah. Hemoglobin mengikatyang melindungi tubuh dari patogen seperti bakteri, oksigen sewaktu darah melewati paru. Selanjutnya,virus, parasit, dan jamur. Sistem imun menyediakan sewaktu darah melewati kapiler jaringan, hemoglobin,mekanisme bagi tubuh untuk (1) membedakan sel sendiri karena afinitas kimiawinya yang kuat terhadap oksigen,dari sel dan zat asing dan (2) menghancurkan zat asing tidak akan melepaskan oksigen ke dalam cairan jaringandengan fagositosis atau dengan memproduksi limfosit bila sudah terdapat terlalu banyak oksigen di sana.tersensitisasi atau protein khusus (misalnya, antibodi) Namun, bila konsentrasi oksigen di dalam cairan jaringanyang menghancurkan maupun menetralisasi zat asing. terlalu rendah, oksigen akan dilepaskan secukupnya untuk mengembalikan konsentrasi oksigen yang adekuat. Sistem lnt egumen. Kulit dan berbagai penunjangnya, Jadi, pengaturan konsentrasi oksigen di dalam jaringantermasuk rambut, kuku, kelenjar, dan struktur lainnya, terutama bergantung pada sifat kimiawi hemoglobinmenutup, memberikan bantalan, dan melindungi itu sendiri. Pengaturan ini disebut sebagai fungsi daparjaringan serta organ tubuh yang lebih dalam dan secara hemoglobin terhadap oksigen.umum memberikan batas antara lingkungan dalam tubuhdengan dunia luar. Sistem penunjang juga penting untuk Konsentrasi karbon dioksida dalam cairan ekstraselularpengaturan suhu dan ekskresi sisa metabolisme dan diatur dengan cara yang jauh berbeda. Karbon dioksidamenyediakan komunikasi sensorik antara tubuh dengan merupakan produk akhir utama reaksi oksidasi dalamlingkungan eksternal. Kulit umumnya merupakan sekitar sel. Bila seluruh karbon dioksida yang terbentuk dalam12 sampai 15 persen berat badan. sel terus-menerus ditimbun dalam cairan jaringan, semua reaksi penghasil-energi yang terjadi di dalam selReproduksi akan berhenti. Untungnya, konsentrasi karbon dioksida dalam darah yang melebihi normal akan merangsangKadang-kadang reproduksi tidak dianggap sebagai fungsihomeostatik. Namun, reproduksi sebenarnya membantumempertahankan homeostatis dengan cara menghasilkan6

Bab 1 Susunan Fungsional Tubuh Manusia dan Pengaturan \"Lingkungan Dalam\"pusat respirasi sehingga orang tersebut akan bernapas sempitnya rentang nilai normal untuk setiap komponen.cepat clan dalam. Ini akan meningkatkan ekspirasi karbon Nilai di luar rentang ini biasanya disebabkan olehdioksida sehingga kelebihan karbon dioksida dibuang dari penyakit.darah clan cairan jaringan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai konsentrasi karbon dioksida kembali ke Hal terpenting adalah batas-batas yang dapatnilai normal. menyebabkan kematian bila dilampaui. Contohnya, kenaikan suhu tubuh hanya sebesar 11°F (7 °C) di atas Pengaturan Tekanan Darah Arteri. Beberapa sistem normal dapat menimbulkan lingkaran setan peningkatanberperan dalam pengaturan tekanan darah arteri. Salah metabolisme sel yang akan merusak sel. Perhatikan jugasatunya adalah sistem baroreseptor yang merupakan contoh rentang nilai keseimbangan asam-basa tubuh yang sempit,sederhana clan sangat baik tentang mekanisme pengatur dengan nilai pH normal sebesar 7,4 clan nilai mematikanyang bekerja cepat. Di dinding daerah percabangan arteri yang hanya berkisar 0,5 di luar batas normal. Faktorkarotis di leher, clan juga di arkus aorta di dada, terdapat lain yang penting adalah konsentrasi ion kalium karenabanyak reseptor saraf yang disebut baroreseptor, yang bila konsentrasinya turun sampai kurang dari sepertigaterangsang oleh regangan dinding arteri. Bila tekanan nilai normal, seseorang kemungkinan akan mengalamiarteri terlalu tinggi, baroreseptor mengirimkan rentetan kelumpuhan akibat ketidakmampuan saraf untukimpuls saraf menuju ke medula otak. Di sini, impuls- menghantarkan sinyal saraf. Sebaliknya, bila konsentrasiimpuls tersebut menghambat pusat vasomotor, yang ion kalium meningkat sampai dua kali atau lebih dari nilaiselanjutnya menurunkan jumlah impuls yang dihantarkan normal, kerja otot jantung kemungkinan akan menurundari pusat vasomotor melalui sistem saraf simpatis ke dengan parah. Demikian juga, bila konsentrasi ion kalsiumjantung clan pembuluh darah. Berkurangnya impuls clan turun sampai sekitar di bawah setengah kadar normal,pusat vasomotor ini menyebabkan penurunan aktivitas seseorang kemungkinan akan mengalami kontraksipompa jantung clan juga dilatasi pembuluh darah perifer, otot tetanik seluruh tubuh akibat pembangkitan impulssehingga aliran darah melalui pembuluh darah dapat spontan yang berlebihan di saraf perifer. Bila konsentrasibertambah. Kedua efek ini menurunkan tekanan arteri glukosa turun sampai di bawah setengah nilal normal,kembali ke nilai normal. seseorang sering mengalami iritabilitas mental yang berat clan bahkan kadang-kadang mengalami kejang. Sebaliknya, penurunan tekanan arteri di bawah nilainormal merelaksasi reseptor regang, sehingga pusat Contoh-contoh ini seharusnya dapat memberikanvasomotor menjadi lebih aktif dari biasanya, dengan pemahaman mengenai nilai ekstrem clan pentingnyademikian menyebabkan vasokonstriksi clan peningkatan keberadaan berbagai (banyak) sistem pengatur yang dapatkerja pompa jantung. Penurunan tekanan arteri juga menjaga tubuh agar tetap bekerja dengan sehat; bila salahmeningkatkan tekanan arteri kembali ke nilai normal. satu sistem pengatur ini tidak ada, kegagalan fungsi tubuh yang berat atau kematian dapat terjadi.Rentang Nilai Normal dan Sifat Fisik BerbagaiKomponen Penting Cairan Ekstraselular Sifat-Sifat Sistem PengaturTabel 1-1 memuat daftar beberapa komponen penting clan Contoh-contoh mekanisme pengatur homeostatik yangsifat fisik dari cairan ekstraselular, bersama dengan nilai telah diutarakan sebelumnya hanyalah beberapa contoh dinormalnya, rentang nilai normal, clan batas maksimum antara beribu-ribu mekanisme yang ada di dalam tubuh,yang tidak menimbulkan kematian. Perhatikan betapa clan semuanya mempunyai sifat-sifat umum tertentu. Sifat-sifat ini akan dijelaskan pada bagian ini.Tabet1-1 Komponen Penting dan Si fat Fisik Cai ran EkstraselularOksigen Nilai Rentang Nilai Perkiraan Batas SatuanKarbon dioksida Normal Normal Tidak Mematikan Jangka.PendekIon natrium 40 35-45 mm HgIon kalium 40 35-45 10-1000 mm HgIon kalsium 142 138-146 5-80 mmol/LIon klorida 4,2 3,8-5,0 mmol/LIon bikarbonat 1,2 1,0-1,4 115-175 mmol/LGlukosa 108 103-112 1,5-9,0 mmol/LSuhu tubuh 28 24--32 0,5-2,0 mmol/LAsam-basa 85 75-95 70-130 mg/dl 98,4 (37,0) 8-45 oF (oC} 98-98,8 (37,0) 20-1500 7,4 7,3-7,5 65-110 (18,3-43,3) pH 6,9-8,0 7

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan UmumSifat Dasar Umpan Batik Negatif pada Sebagian kita andaikan sejumlah besar darah ditransfusikan kepadaBesar Sistem Pengatur seseorang dengan sistem pengatur tekanan baroreseptor yang tidak berfungsi, dan tekanan arterinya meningkatSebagian besar sistem pengatur tubuh bekerja dengan dari nilai normal 100 mm Hg menjadi 175 mm Hg.cara umpan batik negatif yang dapat dijelaskan paling Kemudian, mari kita andaikan bahwa volume darah yangbaik dengan melihat kembali beberapa sistem pengatur sama disuntikkan kepada orang yang sama pada saathomeostatik yang telah disebutkan sebelumnya. Dalam sistem baroreseptornya berfungsi, dan sekarang tekananpengaturan konsentrasi karbon dioksida, tingginya hanya meningkat sebesar 25 mm Hg. Jadi, sistem pengaturkonsentrasikarbondioksidadalamcairanekstraselularakan umpan batik telah menghasilkan \"koreksi\"-sebesar 50meningkatkan ventilasi paru. Hal ini akan menurunkan mm Hg-dari 175 mm Hg menjadi 125 mm Hg. Masihkonsentrasi karbon dioksida cairan ekstraselular karena terdapat kenaikan tekanan sebesar +25 mm Hg, yangparu mengeluarkan karbon dioksida dalam jumlah yang disebut \"kesalahan;' yang berarti bahwa sistem pengaturlebih banyak dari dalam tubuh. Dengan kata lain, tingginya tidak efektif 100 persen dalam mencegah perubahan.konsentrasi karbon dioksida memicu peristiwa-peristiwa Pencapaian yang dihasilkan oleh sistem ini kemudianyang menurunkan konsentrasinya menjadi normal, yang dihitung dengan rumus berikut.bersifat negatif (berlawanan) terhadap rangsangan awal.Sebaliknya, bila konsentrasi karbon dioksida turun terlalu . Koreksirendah, akan timbul umpan batik untuk meningkatkan Pencapa1an = Kesalahankonsentrasinya. Respons ini juga bersifat negatif terhadaprangsangan awalnya. Jadi, pada contoh sistem baroreseptor tersebut, koreksinya sebesar -50 mm Hg dan kesalahan yang masih Dalam mekanisme pengaturan tekanan arteri, ada adalah +25 mm Hg. Oleh karena itu, pencapaian sistemtekanan yang tinggi menyebabkan serangkaian reaksi baroreseptor pada orang tersebut dalam pengaturanyang memicu penurunan tekanan darah, atau tekanan tekanan arteri adalah -50 dibagi +25, atau -2. Artinya,yang rendah menyebabkan serangkaian reaksi untuk suatu gangguan yang meningkatkan atau menurunkanmeningkatkan tekanan. Pada kedua contoh tersebut, efek tekanan arteri hanya menimbulkan sepertiga gangguanyang ditimbulkan bersifat negatif terhadap rangsangan dari yang seharusnya terjadi seandainya sistem pengaturawalnya. tidak ada. Oleh karena itu, pada umumnya, bila beberapa faktor Pencapaian yang dihasilkan oleh beberapa sistemmenjadi terlalu berlebihan atau kurang, suatu sistem pengatur fisiologis lain jauh lebih besar daripadapengatur akan menjalankan umpan batik negatif yang pencapaian yang dihasilkan sistem baroreseptor. Misalnya,terdiri atas serangkaian perubahan untuk mengembalikan pencapaian yang diperoleh oleh sistem pengatur suhufaktor tersebut kembati ke nilai rata-rata tertentu, sehingga tubuh adalah sekitar -33. Oleh karena itu, kita dapatmempertahankan homeostasis. metihat bahwa sistem pengatur suhu tubuh jauh lebih efektif dari pada sistem pengatur tekanan baroreseptor. \"Pencapaian\" Sebuah Sistem Pengatur. Derajatefektivitas suatu sistem pengatur untuk mempertahankan Umpan Batik Positif Kadang Menimbulkan Lingkaransuatu keadaan yang konstan ditentukan oleh pencapaian Setan dan Kematianyang diperoleh dari umpan batik negatif. Misalnya, mari Orang mungkin bertanya, mengapa sebagian besar sistem -5 . ....-·/··· pengatur dalam tubuh dilaksanakan dengan umpan batik .......... Kembali pada negatif, dan bukan dengan umpan batik positif? Bila kita melihat sifat-sifat dasar umpan batik positif, segera akan Perdarahan ,.\" kondisi normal tertihat bahwa umpan batik positif tidak menghasilkan kestabilan, melainkan ketidakstabilan, dan pada beberapa 1 liter ,.\" kasus menyebabkan kematian. --..... .. •*;# Gambar 1-3 menunjukkan sebuah contoh di mana kematian dapat terjadi karena umpan batik positif. Gambar / ini memperlihatkan efektivitas pemompaan jantung, yang menunjukkan jantung orang sehat yang memompa darah / Perdarahan 1 liter sekitar 5 L/menit. Bila orang tersebut tiba-tiba mengalami perdarahan sebanyak 2 L, jumlah darah di dalam tubuh 2 3 akan turun sangat rendah sehingga tidak tersedia cukup darah untuk jantung agar dapat memompa dengan efektif. Jam Sebagai akibatnya, tekanan arteri turun dan atiran darah ke otot jantung melalui pembuluh koronaria berkurang.Gambar1-3 Pemulihan fungsi pompa jantung yang dihasilkan Keadaan ini mengakibatkan jantung menjadi lemah,oleh umpan batik negatif setelah terjadi kehilangan darah sebesar penurunan fungsi pemompaan menjadi lebih parah, aliran1 liter dari sirkulasi. Kematian disebabkan oleh umpan batik positif darah koronaria lebih berkurang, dan jantung menjac:libila terjadi kehilangan darah sebesar 2 liter.8

Bab 1 Susunan Fungsional Tubuh Manusia dan Pengaturan \"Lingkungan Dalam\"semakin lemah; siklus ini terus berulang sampai terjadi lebih banyak lagi, dan seterusnya. Jadi, sebuah kebocorankematian. Perhatikan bahwa setiap siklus di dalam umpan kecil menjadi lonjakan natrium yang memasuki bagianbalik ini mengakibatkan jantung menjadi semakin lemah. dalam serabut saraf sehingga menciptakan potensial aksiDengan kata lain, rangsangan awal yang menyebabkan saraf. Potensial aksi ini selanjutnya menghasilkan aruskeadaan yang kurang lebih sama, disebut umpan batik listrik di sepanjang sisi luar dan dalam serabut saraf danpositif. memulai potensial aksi lain. Proses ini berlanjut terus- menerus sampai sinyal saraf dihantarkan ke ujung serabut Umpan balik positif lebih dikenal sebagai \"lingkaran saraf tersebut.setan'; tetapi umpan balik positif yang ringan dapatdiatasi oleh mekanisme pengaturan umpan balik negatif Pada setiap keadaan di mana umpan balik positifyang dimiliki tubuh, dan lingkaran setan tidak akan bersifat menguntungkan, umpan balik positif itutimbul. Contohnya, bila orang tersebut hanya mengalami sendiri merupakan bagian dari proses umpan balikperdarahan sebanyak 1 L, dan bukan 2 L, mekanisme negatif secara keseluruhan. Contohnya, pada peristiwaumpan balik negatif untuk pengaturan curah jantung dan pembekuan darah, proses pembekuan umpan baliktekanan arteri akan mengimbangi umpan balik positif, dan positif ini merupakan proses umpan balik negatif untukorang itu akan pulih kembali, yang diperlihatkan dengan mempertahankan volume darah pada nilai normal.kurva garis putus-putus pada Gambar 1-3. Demikian juga, umpan balik positif yang menghasilkan sinyal saraf memungkinkan saraf tersebut berpartisipasi di Umpan Balik Positif Kadang Kala Berguna. Pada dalam ribuan sistem pengatur umpan balik negatif saraf.beberapa keadaan, tubuh menggunakan umpan balikpositif untuk keuntungannya. Pembekuan darah Jenis Sistem Pengatu r yang Lebih Kompleks-merupakan contoh penggunaan umpan balik positif yang Pengatur Adaptifbermanfaat. Bila terjadi robekan pada pembuluh darahdan mulai terbentuk bekuan darah, berbagai enzim yang Di bagian berikutnya dalam buku ini, pada saat kitadisebut faktor pembekuan diaktifkan di dalam bekuan mempelajari sistem saraf, kita akan mengetahui bahwadarah itu sendiri. Beberapa enzim ini bekerja pada enzim sistern ini mengandung banyak sekali mekanisme pengaturlain yang belum aktifyang ada dalam darah di dekat bekuan yang saling terkait. Beberapa di antaranya merupakandarah tersebut, sehingga menghasilkan pembekuan darah sistem umpan balik sederhana seperti yang telah dibahas.yang lebih banyak. Proses ini akan berlangsung terus Banyak yang bukan. Sebagai contoh, beberapa gerakansampai lubang pada pembuluh darah tadi tersumbat dan tubuh terjadi begitu cepat sehingga tidak ada cukuptidak terjadi perdarahan lagi. Kadang-kadang, mekanisme waktu untuk mengirimkan sinyal saraf dari bagian periferini dapat lepas kontrol dan menyebabkan pembentukan tubuh ke otak dan kemudian kembali ke perifer lagi untukbekuan darah yang tidak diharapkan. Bahkan, keadaan mengatur pergerakan. Oleh karena itu, otak menggunakaninilah yang mencetuskan sebagian besar serangan jantung suatu prinsip yang disebut pengaturan umpan maju lfeed-akut, akibat suatu bekuan darah yang mulai dibentuk forward control) untuk menimbulkan kontraksi otot yangdari permukaan dalam plak aterosklerotik dalam arteri diperlukan. Pada pengaturan ini, sinyal saraf sensorikkoronaria dan kemudian tumbuh terus sampai arteri dari bagian yang bergerak memberi tahu otak apakahtersebut akhirnya tersumbat. gerakan yang dilakukan sudah benar. Bila tidak, otak akan mengoreksi sinyal umpan maju yang dikirimkan ke otot Proses melahirkan merupakan contoh lain di mana apabila gerakan berikutnya diperlukan. Kemudian, bilaumpan balik positif memainkan peran yang penting. Saat masih dibutuhkan perbaikan lagi, perbaikan lebih lanjutkontraksi uterus sudah cukup kuat sehingga kepala bayi akan dilakukan untuk gerakan berikutnya. Mekanisme inimulai mendorong serviks, regangan pada serviks akan disebut sebagai pengaturan adaptif. Pengaturan adaptifmengirimkan sinyal melalui otot uterus ke badan uterus, ini, sedikit-banyak, merupakan umpan balik negatif yangsehingga kontraksi menjadi semakin kuat. Jadi, kontraksi tertunda.uterus meregangkan serviks, dan regangan serviksmenyebabkan kontraksi menjadi lebih kuat. Bila proses ini Jadi, dapat dilihat betapa rumitnya sistem pengaturcukup kuat, bayi akan lahir. Bila tidak, kontraksi biasanya umpan balik di dalam tubuh. Kehidupan seseoranghilang, dan diperlukan beberapa hari sebelum kontraksi bergantung pada semua sistem umpan batik ini. Olehdimulai kembali. karena itu, sebagian besar buku ini dimaksudkan untuk membahas berbagai mekanisme pemberi kehidupan ini. Kegunaan lain umpan balik positif yang penting adalahpembangkitan sinyal saraf. Ini adalah saat membran Ringkasan-Keotomatisan Tubuhsuatu serabut saraf dirangsang, rangsangannya akanmenyebabkan sedikit kebocoran ion natrium melalui Tujuan bab ini adalah menekankan, pertama, susunankanal natrium di membran saraf ke bagian dalam serabut tubuh secara keseluruhan dan, kedua, cara-cara yangtersebut. Ion natrium yang masuk ke dalam serabut dijalankan oleh berbagai bagian tubuh secara harmonis.saraf ini kemudian mengubah potensial membran dan Ringkasnya, tubuh sebenarnya adalah suatu sistemselanjutnya menciptakan pembukaan kanal yang lebih sosial yang terdiri atas kira-kira 100 triliun sel yangbanyak; perubahan potensial menjadi lebih besar lagi danselanjutnya .menghasilkan pembukaan kanal yang jauh 9

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum Csete ME, Doyle JC: Reverse engineering of biological complexit y, Science 295:1664, 2002.tersusun dalam berbagai macam struktur fungsional,yang beberapa di antaranya disebut organ. Setiap Danzler WH, editor: Handbook of Physiology, Sec 13: Comparativestruktur fungsional ini turut berperan mempertahankan Physiology, Bethesda, 1997,American Physiological Society.kondisi homeostatik dalam cairan ekstraselular, yangdisebut sebagai lingkungan dalam. Selama kondisi DiBona GF: Physiology in perspective: the wisdom of the body. Neuralnormal dipertahankan di lingkungan dalam, sel tubuh control of the kidney, Am j Physiol Regul lntegr Comp Physiol 289:R633,akan terus hidup clan berfungsi dengan baik. Setiap sel 2005.mendapat keuntungan dari homeostasis, clan sebaliknya,setiap sel turut berperan mempertahankan homeostasis. Dickinson MH, Farley CT, Full RJ, et al: How animals move: an integrativeHubungan timbal balik ini menghasilkan keotomatisan view, Science 288:100, 2000.tubuh secara terus-menerus sampai satu atau beberapasistem fungsional kehilangan kemampuannya untuk ikut Garland T Jr, Carter PA: Evolutionary physiology, Annu Rev Physiol 56:579,berperan dalam berfungsi. Bila keadaan ini terjadi, semua 1994.sel tubuh akan menderita. Disfungsi yang ekstrem akanmenyebabkan kematian, sedangkan disfungsi yang sedang Gao Q, Horvath TL: Neuronal control of energy homeostasis, FEBS Lettakan menyebabkan penyakit. 582 :132, 2008.Daftar Pustaka Guyton AC: Arterial Pressure and Hypertension, Philadelphia, 1980, W B Saunders.Adolph EF: Physiological adaptations: hypertrophies and superfunctions, Am Sci 60:608, 1972. Guyton AC , Jones CE , Coleman TG: Cardiac Output and Its Regulation, Philadelphia, 1973, WB Saunders.Bernard C: Lectures on the Phenomena of Life Common to Animals and Plants, Springfield, IL, 1974, Cha rles C Thomas. Guyton AC , Taylor AE, Granger HJ: Dynamics and Control of the Body Fluids, Philadelphia, 1975, WB Saunders.Cannon WB : The Wisdom of the Body, New York, 1932,WW Norton.Chien 5: Mechanotransduction and endothelial cell homeostasis: the Herman MA. Kahn BB: Glucose transport and sensing in the maintenance of glucose homeostasis and metabolic harmony,} Clin Invest 116:1767, wisdom of the cell. Am} Physiol Heart Circ Physiol 292:H1209, 2007. 2006. Krahe R, Gabbiani F: Bu rst firing in sensory systems, Nat Rev Neurosci 5:13, 2004. Orgel LE:The origin of life on the earth, Sci Am 271:76, 1994. Quarles LD: Endocrine functions of bone in mineral metabolism regulation, j Clin Invest 118:3820, 2008. Smith HW: From Fish to Philosopher, New York, 1961 , Doubleday. Tjian R: Molecular machines that control genes, Sci Am 272:54, 1995.10

BAB 2 Sel dan Fungsinya Alih Bahasa: dr. Sophie Yolanda Editor: dr. M. Djauhari WidjajakusumahSetiap sel dari 100 triliun sel yang terdapat dalam tubuh pada membran sel diperlukan untuk transmisi impulsmanusia merupakan struktur hidup yang dapat bertahan elektrokimia pada serabut saraf clan otot.selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun jika disekitarnya terdapat cairan dengan zat gizi yang tepat. Protein. Setelah air, zat kedua terbanyak dalam selUntuk dapat memahami fungsi organ clan struktur lain adalah protein, yang dalam keadaan normal jumlahnyadalam tubuh, kita harus lebih <lulu memahami susunan 10 sampai 20 persen dari massa sel. Protein dapatdasar sel clan fungsi komponen penyusunnya. dibagi menjadi dua jenis: protein struktural clan protein fungsional. Susunan Sel Protein struktural terdapat dalam sel terutama dalamSuatu sel yang khas, seperti yang tampak melalui bentuk filamen panjang yang merupakan polimermikroskop cahaya, diperlihatkan pada Gambar 2-1. Se! dari banyak unit molekul protein. Kegunaan pentingtersebut mempunyai dua bagian utama yaitu nukleus filamen intraselular tersebut adalah untuk membentukclan sitoplasma. Nukleus dipisahkan dari sitoplasma oleh mikrotubulus yang merupakan \"sitoskeleton\" organelmembran nukleus, clan sitoplasma dipisahkan dari cairan sel seperti silia, akson saraf, gelendong mitosis padasekitar sel oleh membran sel yang disebut juga membran sel yang sedang bermitosis, clan massa tubulus kusutplasma. berfilamen tipis yang menahan bagian-bagian sitoplasma clan nukleoplasma agar tetap berada di kompartemennya Berbagai macam zat yang turut membentuk sel secara masing-masing. Di ruang ekstraselular, protein dalamkeseluruhan disebut protoplasma. Protoplasma terdiri bentuk serat halus terutama dijumpai pada serat kolagenatas lima zat dasar utama: air, elektrolit, protein, lipid, clan clan elastin jaringan ikat, dinding pembuluh darah, tendon,karbohidrat. ligamentum, clan sebagainya. Air. Air merupakan medium cair utama bagi sel, Protein fungsional merupakan jenis protein yangyang terdapat pada sebagian besar sel, kecuali sel lemak, berbeda sepenuhnya, biasanya terdiri atas kombinasidengan konsentrasi antara 70 sampai 85 persen. Banyak beberapa molekul dalam bentuk tubulus-globulus. Proteinbahan kimia sel yang larut dalam air. Bahan-bahan lain jenis ini terutama merupakan enzim sel clan tidak sepertiterdapat dalam air sebagai partikel padat. Reaksi-reaksi protein serat halus, protein fungsional sering berpindah-kimia terjadi di antara bahan-bahan kimia yang terlarut pindah dalam cairan sel. Banyak juga protein tersebutatau pada permukaan partikel padat atau pada membran. Membran Ion. Ion penting dalam sel mencakup kalium, selmagnesium, fosfat, sulfat, bikarbonat, clan yang te~dapatdalam jumlah yang lebih sedikit: natrium, klorida, Sitoplasmaclan kalsium. Semua ion tersebut akan dibahas lebihmendetail di Bab 4, yang memperhatikan hubungan yang -tr---+-- Nukleoplasmasaling berkaitan antara cairan intraselular dengan cairanekstraselular. Membran -+-----~\"\"-~Yfa---+--Nukleus nukleus Ion merupakan bahan kimia inorganik dalam reaksiselular. Ion juga diperlukan untuk menjalankan beberapa Gambar 2- 1 Struktur sel dilihat dengan mikroskop cahaya.mekanisme pengaturan sel. Misalnya, ion yang bekerja 11

Unit I Pengantar Fisio/ogi: Fisio/ogi Se/ dan Umum Karbohidrat . Karbohidrat memiliki sedikit fungsi struktural dalam sel kecuali sebagai bagian dari molekulyang melekat pada struktur bermembran dalam sel. glikoprotein, namun karbohidrat berperan besar dalamEnzim melakukan kontak langsung dengan zat lain dalam nutrisi sel. Sebagian besar sel manusia tidak mempunyaicairan sel untuk membantu terjadinya reaksi-reaksi kimia cadangan karbohidrat dalam jumlah besar; jumlahintraselular yang spesifik. Contohnya, reaksi kimia yang rata-rata biasanya sekitar 1 persen dari total massamemecah glukosa menjadi komponen penyusunnya dan sel, tetapi meningkat sampai 3 persen dalam sel ototkemudian menggabungkan komponen tersebut dengan clan kadang meningkat sampai 6 persen dalam sel hati.oksigen untuk membentuk karbon dioksida dan air, serta Namun, karbohidrat dalam bentuk glukosa terlarutsecara bersamaan menghasilkan energi yang diperlukan selalu ditemukan dalam cairan ekstraselular di sekitar seluntuk fungsi sel, semuanya diperantarai oleh serangkaian sehingga siap tersedia bagi sel. Sejumlah kecil karbohidratenzim protein. disimpan di dalam sel dalam bentuk glikogen, yaitu suatu polimer tak larut dari glukosa, yang dapat dipecah clan Lipid. Lipid terdiri atas beberapa jenis zat yang segera digunakan untuk menyediakan kebutuhan energidikelompokkan secara bersama-sama karena sifat umum sel.zat tersebut yaitu larut dalam pelarut lemak. Lipid yangpenting adalah fosfolipid dan kolesterol, yang bersama- Struktur Fisik Selsama berjumlah hanya sekitar 2 persen dari total massasel. Pentingnya sifat fosfolipid dan kolesterol adalah bahwa Sel tidak hanya merupakan suatu kantung yang berisikeduanya tidak larut dalam air, oleh karena itu, berguna cairan, enzim, clan zat kimia; tetapi juga mengandunguntuk membentuk membran sel dan sawar membran struktur-struktur fisik yang tersusun dengan sangatintraselular yang memisahkan berbagai kompartemen sel. rapi, yang disebut organel intraselular. Sifat dasar setiap organel tersebut sama pentingnya dengan zat kimia dalam Selain fosfolipid dan kolesterol, beberapa sel sel untuk fungsi sel. Contohnya, tanpa salah satu organel,mengandung trigliserida dalam jumlah besar, yang juga mitokondria, maka lebih dari 95 persen pelepasan energidisebut sebagai lemak netral. Dalam sel lemak, kadar yang berasal dari zat gizi akan segera berhenti. Organel-trigliserida dapat mencapai 95 persen massa sel. Lemak organel terpenting clan struktur lain sel ditunjukkan padayang tersimpan dalam sel tersebut berperan sebagai Gambar 2-2.gudang penyimpanan utama energi tubuh-menghasilkanzat gizi yang dapat dilarutkan kemudian clan digunakan DNA dan kromosomuntuk menyediakan energi di bagian tubuh manapunyang membutuhkannya. Granula _,,..,,...._...,....,T-'\'lr--~t-- Badan sekretori - - - - - - Golgi Mikrotubulus Membran 1f---+-Membran nu kleus --#jf,+-',..._,__._-11 sel £di\"---..,.-----#-,.,.-\;:r\"'.1t--++--H-- -....- Nukleolus Mitokondria Retikulum Retikulum Mikrofilamen endoplasma endoplasma bergranula halus (tidak bergranula) Gambar 2-2 Rekonstruksi suatu sel yang khas, menunjukkan organel internal di dalam sitoplasma dan nukleus.12

Struktur Bermembran di Sel Bab 2 Sel dan FungsinyaSebagian besar organel sel dilapisi oleh membran yang Sawar Lipid Membran Sel Menghambat Masuknyaterutama tersusun atas lipid dan protein. Membran ini Air. Gambar 2-3 memperlihatkan struktur membran sel.mencakup membran sel, m embran nukleus, membran Struktur dasarnya adalah sebuah lapisan lipid ganda, yangretikulum endoplasma, membran mitokondria, lisosom, merupakan Iapisan tipis, lapisan ganda selaput lipid-dan badan Golgi. setiap Iapisan hanya memiliki ketebalan satu molekul- yang terbentang di seluruh permukaan sel. Molekul Lipid pada membran membentuk suatu sawar yang protein globulus yang besar tersebar selang-seling dimenghambat pergerakan air dan zat larut air dari satu lapisan lipid tersebut.kompartemen ke kompartemen sel lain karena airtidak larut dalam lemak. Namun, molekul protein di Struktur dasar lapisan lipid ganda dibentuk olehdalam membran sering kali dapat menembus membran molekul-molekul fosfolipid . Salah satu gugus dari setiapsepenuhnya, melalui suatu jalur khusus yang sering molekul fosfolipid tersebut larut dalam air; sehinggatersusun sebagai semacam pori-pori, lintasan untuk zat- disebut hidrofilik. Gugus satunya lagi hanya larut dalamzat tertentu yang akan melalui membran. Banyak juga lemak; sehingga disebut hidrofobik. Gugus fosfat dariprotein membran lain berperan sebagai enzim yang fosfolipid bersifat hidrofilik, dan gugus asam lemaknyadapat menjadi katalis sejumlah besar reaksi kimia yang bersifat hidrofobik.berbeda-beda, yang dibahas dalam bab ini dan bab-babberikutnya. Oleh karena gugus hidrofobik dari molekul fosfolipid ditolak oleh molekul air tetapi sating tarik-menarik satuMembran Sel dengan yang lain, maka kedua lapis gugus hidrofobik tersebut memiliki kecenderungan untuk sating menempelMembran sel (disebut juga membran plasma) , yang di bagian tengah membran, seperti yang tampak padamenyelubungi sel, adalah suatu struktur yang tipis, lentur, Gambar 2-3. Bagian gugus fosfat yang bersifat hidrofilikelastis dengan ketebalan hanya 7,5 sampai 10 nanometer. membentuk dua permukaan membran sel yang utuh,Membran sel hampir seluruhnya tersusun atas protein yang berkontak dengan cairan intraselular di sisi dalamdan lipid. Perkiraan komposisinya adalah: protein, 55 dan berkontak dengan cairan ekstraselular di sisi luar.persen; fosfolipid, 25 persen; kolesterol, 13 persen; lipidlain, 4 persen; dan karbohidrat, 3 persen. Lapisan lipid di bagian tengah membran bersifat tidak permeabel terhadap zat yang biasanya larut dalam air, seperti ion, glukosa, dan urea. Sebaliknya, zat yang larut dalam lemak seperti oksigen, karbon dioksida, dan alkohol, dapat dengan mudah menembus bagian membran tersebut. Cai ranekstraselular Cairan intraselularGambar 2-3 Struktur membran sel, memperlihatkan bahwa membran sel merupakan lapisan lipid ganda yang terutama terdiri atas molekulfosfolipid, namun juga disertai sejumlah besar molekul protein yang menembus lapisan tersebut. Gugus karbohidrat juga melekat padamolekul protein pada bagian luar membran dan pada molekul protein tambahan di bagian dalam membran. (Digambar ulang dari Lodish HF,Rothman JE: The assembly ofcell membranes. Sci. Am., 240:48, 1979. Hak cipta George V. Kevin.) 13

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum dari permukaan sel. Banyak senyawa karbohidrat lain, yang disebut proteoglikan-terutama merupakan zat Molekul kolesterol pada membran sel sebenarnya juga karbohidrat yang terikat pada inti protein kecil-jugamerupakan lipid karena inti steroidnya sangat mudah larut melekat tidak erat pada permukaan luar sel. Jadi, seluruhdalam lemak. Molekul ini, sedikit banyak, larut dalam permukaan luar sel sering kali dilapisi oleh suatu selubungkedua lapisan membran. Molekul kolesterol terutama karbohidrat longgar yang disebut glikokaliks.membantu menentukan derajat permeabilitas (atauimpermeabilitas) kedua lapisan membran terhadap bahan Gugus karbohidrat yang melekat di permukaan luarlarut air dari cairan tubuh. Kolesterol ini juga mengatur sel mempunyai beberapa fungsi penting: (1) Banyakbanyak sifat cair !fluidity) membran. karbohidrat tersebut bermuatan listrik negatif, yang menyebabkan sebagian besar sel memiliki muatan Protein Integral dan Protein Perifer Membran keseluruhan permukaan sel yang negatif sehingga dapatSel. Gambar 2-3 memperlihatkan massa globulus menolak zat-zat bermuatan negatif lain. (2) Glikokaliksyang mengapung dalam lapisan lipid ganda. Massa ini beberapa sel melekat pada glikokaliks sel yang lain,merupakan protein membran, yang sebagian besar sehingga sel dapat sating melekat satu sama lain, (3)merupakan glikoprotein. Terdapat dua jenis protein Banyak karbohidrat yang berperan sebagai substansimembran yaitu: protein integral yang menembus reseptor untuk mengikat hormon, seperti insulin; insulinmembran sepenuhnya dan protein perifer yang hanya yang terikat pada reseptor tersebut mengaktivasi proteinmelekat pada satu sisi permukaan membran dan tidak internal yang terdapat di sel dan selanjutnya mengaktivasimenembus membran sepenuhnya. serangkaian enzim intraselular. (4) Beberapa gugus karbohidrat juga akan ikut dalam reaksi imun, yang akan Banyak protein integral yang berperan sebagai dibahas di Bab 34.kanal struktural (atau pori-pori) yang dapat dilewatioleh molekul air dan zat larut air, khususnya ion, yang Sitoplasma dan Organelnyadapat berdifusi antara cairan ekstraselular dan cairanintraselular. Kanai protein ini juga memiliki sifat selektif Sitoplasma dipenuhi oleh partikel serta organel berukuranyang memungkinkan terjadinya difusi zat tertentu yang besar dan kecil yang tersebar. Bagian cair yang beninglebih mudah dibandingkan zat lain. dari sitoplasma yang merupakan tempat partikel tersebut tersebar disebut sitosol; yang terutama mengandung Protein integral lain berfungsi sebagaiprotein pengangkut protein, elektrolit, dan glukosa yang terlarut.untuk membawa zat yang jika tidak diangkut, tidak dapatmenembus lapisan lipid ganda. Kadang-kadang terjadi Di dalam sitoplasma tersebar lemak netral berbentukpengangkutan zat-zat ke arah yang berlawanan dengan globulus, granula glikogen, ribosom, vesikel sekretori, danarah gradien elektrokimia difusi, yang disebut \"transpor lima organel yang sangat penting: retikulum endoplasma,aktif' Protein integral lainnya berperan sebagai enzim. badan Golgi, mitokondria, lisosom , dan p eroksisom. Protein integral membran juga dapat berperan Retikulum Endoplasmasebagai reseptor untuk zat kimia yang larut air sepertihormon peptida yang tak dapat menembus membran sel Gambar 2-2 memperlihatkan suatu jaringan berbentukdengan mudah. Interaksi reseptor dengan ligan spesifik tubulus dan struktur vesikel gepeng dalam sitoplasmayang terikat pada reseptor mengakibatkan perubahan yang disebut retikulum endoplasma. Tubulus dan vesikelbentuk protein reseptor. Hal tersebut selanjutnya secara ini saling berhubungan satu sama lain. Dindingnya jugaenzimatik mengaktivasi bagian intraselular protein terbentuk dari membran berlapis lipid ganda yang terdiriintegral atau memicu terjadinya interaksi antara reseptor atas sejumlah besar protein, mirip dengan membrandengan protein dalam sitoplasma, yang berperan sebagai sel. Luas permukaan struktur ini pada beberapa sel-caraka kedua, sehingga meneruskan sinyal dari bagian misalnya, sel hati-dapat mencapai 30 sampai 40 kali luasekstraselular reseptor ke dalam sel. Dalam hal ini, protein permukaan membran sel.integral yang menembus membran sel berfungsi sebagaisarana penyampaian informasi mengenai lingkungan di Struktur detail dari satu bagian kecil retikulumluar sel ke dalam sel. endoplasma diperlihatkan pada Gambar 2-4. Ruang yang terdapat di dalam tubulus dan vesikel terisi dengan matriks Molekul protein perifer sering kali melekat pada protein endoplasma, suatu media cair yang berbeda dengan cairanintegral. Protein perifer ini hampir sepenuhnya berfungsi dalam sitosol yang berada di luar retikulum endoplasma.sebagai enzim atau sebagai pengatur transportasi zat yang Mikroskop elektron menunjukkan bahwa ruang di dalammelalui \"pori-pori\" membran sel. retikulum endoplasma berhubungan dengan ruang yang terletak di antara dua lapisan membran nukleus. Karbohidrat Membran--\"Glikokaliks\" Sel. Karbohidratmembran hampir selalu terdapat dalam bentuk Zat-zat yang dibentuk pada beberapa bagian sel akankombinasi dengan protein atau lipid sebagai glikoprorein memasuki ruang retikulum endoplasma dan kemudianatau glikolipid. Pada kenyataannya, sebagian besar disalurkan ke kompartemen lain di sel. Di samping itu,protein integral merupakan glikoprotein, dan kira- luasnya permukaan retikulum dan berbagai sistem enzimkira sepersepuluh molekul lipid membran merupakan yang melekat pada membrannya memberikan strukturglikolipid. Gugus \"gliko\" dari molekul tersebut hampir yang berperan penting dalam fungsi metabolisme sel.selalu menonjol keluar dari sel, yang teruntai ke luar14

Bab 2 Set dan Fungsinya Retikulum ~----l Retikulum membentuk lisosom, vesikel sekretori, clan komponenendoplasma sitoplasma lainnya yang akan dibicarakan kemudian bergranula endoplasma dalam bab ini. tidak bergranula LisosomGambar 2-4 Struktur retikulum endoplasma. (Dimodifikasi dari Lisosom, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-2,DeRobertis EDP, Saez FA, dan De Robertis EMF: Ce/I Biology. 6'h ed. adalah organel berbentuk vesikel yang terbentuk dari beberapa bagian badan Golgi yang lepas clan kemudianPhiladelphia:W.B. Saunders, 1975.) menyebar ke seluruh sitoplasma. Lisosom ini membentuk sistem pencernaan intraselular yang memungkinkan sel Ribosom dan Retikulum Endoplasma Bergranula. Di untuk mencerna (1) struktur sel yang rusak, (2) partikelbanyak bagian permukaan luar retikulum endoplasma, makanan yang telah dicerna sel, clan (3) zat yang tidakmelekat sejumlah besar partikel bergranula kecil yang diinginkan seperti bakteri. Lisosom berbeda pada jenisdisebut ribosom. Bagian retikulum tempat ribosom ini sel yang berbeda, tetapi biasanya berdiameter antara 250melekat disebut retikulum endoplasma bergranula. sampai 750 nanometer. Lisosom dikelilingi oleh membranRibosom tersusun atas campuran dari RNA clan protein, lipid ganda yang khas clan berisi sejumlah besar granulaclan berfungsi untuk sintesis molekul protein baru di berukuran kecil yang berdiameter 5 sampai 8 nanometer,dalam sel, yang akan dibahas kemudian di bab ini clan di yang merupakan kumpulan protein yang terdiri atas 40Bab 3. jenis enzim hidrolase (pencernaan). Suatu enzim hidrolitik mampu memecahkan senyawa organik menjadi dua Retikulum Endoplasma Tidak Bergranula. Sebagian bagian atau lebih dengan cara menggabungkan hidrogenretikulum endoplasma tidak memiliki ribosom. Bagian ini yang berasal dari molekul air dengan suatu bagian senyawadisebut sebagai retikulum endoplasma tidak bergranula tersebut, clan menggabungkan gugus hidroksil dariatau halus. Retikulum tidak bergranula ini berfungsi molekul air dengan bagian lain senyawa tadi. Contohnya,dalam sintesis zat lipid clan berperan dalam proses sel lain protein dihidrolisis untuk membentuk asam amino,yang diperantarai enzim yang berada di dalam retikulum. glikogen dihidrolisis untuk membentuk glukosa, clan lipid dihidrolisis menjadi asam lemak clan gliserol.Badan Golgi Biasanya, membran yang menyelubungi lisosomBadan Golgi, seperti yang tampak dalam Gambar 2-5, akan mencegah enzim hidrolitik yang terkurung untukerat hubungannya dengan retikulum endoplasma. Badan berhubungan dengan zat lain di dalam sel clan denganGolgi memiliki membran yang mirip dengan membran demikian, mencegah kerja pencernaannya. Namun,retikulum endoplasma tidak bergranula. Badan Golgi beberapa keadaan yang merusak membran beberapabiasanya tersusun atas empat atau lebih lapisan vesikel lisosom memungkinkan pelepasan enzim pencernaan.yang tipis, gepeng, clan tertutup, yang tersusun menumpuk Enzim tersebut kemudian akan memecahkan zat organikserta terletak dekat dengan salah satu sisi nukleus. Badan yang berkontak dengannya menjadi zat yang lebih kecilGolgi ini penting pada sel sekretori, di mana badan tersebut clan sangat mudah berdifusi, misalnya asam amino clanterletak di sisi sel tempat zat sekretori akan dikeluarkan. glukosa. Berbagai fungsi lisosom yang spesifik akan dibahas kemudian dalam bab ini. Badan Golgi bekerja sama dengan retikulumendoplasma. Seperti yang diperlihatkan dalam Gambar Vesikel Golgi2-5, \"vesikel transpor\" kecil (disebut juga vesikel retikulumendoplasma, atau vesikel RE), secara terus-menerus -:.L..-=---+!--- - Sadandilepaskan dari retikulum endoplasma clan segera setelahitu bergabung dengan badan Golgi. Dengan cara ini, Golgizat yang terperangkap dalam vesikel RE diangkut dariretikulum endoplasma ke badan Golgi. Zat yang diangkut n.1::::...:::- - - - - 4 1 - - - - v e s i k e ltersebut selanjutnya diproses dalam badan Golgi untuk >'.::!..-.....;;:~ retikulum endoplasma J>JF----lf---- Retikulum endoplasma Gambar 2-5 Sebuah badan Golgi yang khas dan hubungannya dengan retikulum endoplasma (RE} dan nukleus. 15

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan UmumPeroksisom GranulaPeroksisom berbentuk mmp dengan lisosom, tetapi 0sekretori ~o 0 0 OQ -1- oo~o 0 'berbeda dalam dua hal penting. Pertama, peroksisom o0 O0· oooo0o.00 ' 00 °Q oo0O Oo.\\diyakini terbentuk dengan cara mereplikasi diri (atau Oo O 00mungkin berasal dari bagian retikulum endoplasma halus 00 0yanglepas) dan bukan dari badan Golgi. Kedua, peroksisom 1 oOoo :mengandung enzim oksidase dan bukan hidrolase. . ,.-0 g9. ·.:}\o.(;·..··~· ? o~ ~'\.. .'/Beberapa enzim oksidase mampu menggabungkanoksigen dengan ion hidrogen yang berasal dari berbagai zat :kimia intraselular untuk membentuk hidrogen peroksida 0OQQ ; Q ; OO(Hp2). Hidrogen peroksida adalah zat yang sangat mudah ooOoo~0o0o°0o00 0 o~o0O 0 000.0~00OO.• o·:\\~\\"mengoksidasi zat lain, dan bekerja sama dengan katalase, oo o o:;o oJosuatu enzim oksidase lain yang ditemukan dalam jumlahbesar di dalam peroksisom, untuk mengoksidasi banyak lf~.>~~,l~. '\...'.•..' l ','~ ;,\$).. ~~A/..• Izat yang bila tidak dioksidasi akan menjadi racun bagi sel. o .00000 .. .·;,,. .Sebagai contoh, kira-kira setengah dari jumlah alkohol -~yang diminum seseorang didetoksifikasi oleh peroksisom ... ~ .• . ~- . ~sel hati dengan cara ini. . · I .,.. . .Vesikel Sekretori ~~ \"\". _4 / \" ,. • .,iiJJI',,. .'Salah satu fungsi penting dari banyak sel adalah sekresi /zat-zat kimia khusus. Hampir semua zat sekretoridibentuk oleh sistem retikulum endoplasma-badan Gambar 2-6 Granula sekretori (vesikel sekretori) dalam sel-selGolgi dan kemudian dilepaskan dari badan Golgi ke asini pankreas.dalam sitoplasma dalam bentuk vesikel penyimpanan,yang disebut vesikel sekretori atau granula sekretori. Membran luarGambar 2-6 memperlihatkan vesikel sekretori yang khasdalam sel asini pankreas; vesikel ini menyimpan protein Rongga luarproenzim (enzim yang belum aktif). Proenzim kemudianakan disekresikan melalui membran sel bagian luar, masuk Gambar 2-7 Struktur sebuah mitokondria. (Dimodifikasi dari Deke dalam duktus pankreatikus dan dari tempat tersebut,masuk ke dalam duodenum, di mana proenzim menjadi Robertis EDP, Saez FA, dan De Robertis EMF: Cell Biology, 6'h ed.aktif dan melakukan fungsi pencernaannya pada makananyang berada dalam saluran pencernaan. Philadelphia: W .B. Saunders, 1975.)Mitokondria dan sebuah membran dalam. Banyak lipatan membran dalam yang membentuk rak-rak, yang merupakanMitokondria, seperti yang terlihat pada Gambar 2-2 dan tempat perlekatan enzim oksidatif. Selain itu, rongga2-7, disebut sebagai \"gudang energi\" (\"powerhouse\") sel. bagian dalam mitokondria juga dipenuhi dengan matriksTanpa mitokondria, sel tidak akan dapat memperoleh yang mengandung sejumlah besar enzim terlarut, yangenergi yang cukup dari zat gizi, dan semua fungsi sel akan dibutuhkan untuk mendapatkan energi dari zat gizi.berhenti. Enzim-enzim ini bekerja sama dengan enzim-enzim oksidatif yang berada pada rak untuk mengoksidasi zat Mitokondria terdapat di semua bagian sitoplasma gizi, dengan demikian membentuk karbon dioksida dansetiap sel, tetapi jumlah total per sel sangat bervariasi, air serta pelepasan energi pada saat yang sama. Energimulai dari kurang dari seratus sampai beberapa ribu, yang dilepaskan tersebut digunakan untuk sintesis suatutergantung jumlah energi yang dibutuhkan oleh masing- zat \"berenergi tinggi\" yang disebut adenosin trifosfatmasing sel. Selanjutnya, mitokondria terkonsentrasi di (ATP). ATP kemudian diangkut keluar dari mitokondria,bagian sel yang berperan besar terhadap metabolisme dan berdifusi ke seluruh bagian sel untuk memberikanenergi sel. Ukuran dan bentuknya juga bervariasi. energinya di mana saja energi tersebut dibutuhkanBeberapa mitokondria berdiameter hanya beberapa untuk menjalankan fungsi sel. Rincian reaksi kimiaratus nanometer dan berbentuk globulus, sedangkan pembentukan ATP oleh mitokondria dibahas dalammitokondria lain bentuknya memanjang-berdiameter Bab 67, tetapi beberapa fungsi dasar ATP dalam sel akan1 mikrometer dengan panjang 7 mikrometer; sisanya dibahas kemudian dalam bab ini.bercabang-cabang dan berbentuk filamen. Mitokondria dapat mereplikasi diri, yang berarti Struktur dasar mitokondria, seperti yang ditunjukkan satu mitokondria dapat membentuk mitokondriadalam Gambar 2-7, terutama tersusun atas dua lapisan kedua, ketiga, dan seterusnya, bilamana sel perlu untuklipid ganda-membran protein: sebuah membran luar menambah jumlah ATP. Mitokondria memang memiliki DNA yang mirip dengan DNA yang ditemukan dalam nukleus. Di Bab 3 kita akan mengetahui bahwa DNA16

Bab 2 Sel dan FungsinyaGambar 2-8 Mikrotubulus yang diambil dari flagela sebuah Gambar 2-9 Struktur nukleus.sperma. (Dari Woistenholme GEW, O'Connor M, dan Penerbit,1967. Garn bar 4, halaman 314. Hak cipta Novartis Foundation, merupakan gen. Gen tersebut menentukan karakteristiksebelumnya Ciba Foundation.) protein sel, termasuk protein struktural, clan enzim intraselular yang mengatur aktivitas sitoplasma danmerupakan bahan kimia dasar nukleus yang mengatur nukleus.replikasi sel. DNA mitokondria memainkan peran serupa,yang mengatur replikasi mitokondria. Gen juga mengatur clan mendukung proses reproduksi sel itu sendiri. Gen tersebut pertama-tama bereproduksiSitoskeleton Sel-Struktur Filamen dan Tubulus untuk membentuk dua unit gen yang identik, kemudian sel akan membelah diri melalui proses khusus yangProtein serat halus dari sel biasanya tersusun sebagai disebut mitosis untuk membentuk dua sel anak, yangfilamen atau tubulus. Protein tersebut merupakan masing-masing menerima satu dari dua unit gen DNAmolekul protein prekursor yang disintesis oleh ribosom yang terbentuk tadi. Semua aktivitas nukleus ini dibahasdalam sitoplasma. Molekul prekursor tersebut selanjutnya secara detail di bab berikutnya.berpolimerisasi membentuk filamen. Contohnya,sejumlah besar filamen aktin yang sering terdapat di zona Sayangnya, nukleus yang tampak dengan menggunakanluar sitoplasma yang disebut ektoplasma, membentuk mikroskop cahaya tidak dapat memberikan banyakstruktur penunjang yang elastis bagi membran sel. Dalam petunjuk mengenai mekanisme bagaimana nukleussel otot, filamen aktin clan miosin juga tersusun menjadi mengatur sel. Gambar 2-9 memperlihatkan sebuahsuatu mesin kontraktil khusus yang merupakan dasar nukleus dalam fase interfase (periode di antara duatimbulnya kontraksi otot, yang akan dibahas secara detail mitosis) dengan menggunakan mikroskop cahaya, yangdi Bab 6. memperlihatkan materi kromatin berwarna gelap di seluruh bagian nukleoplasma. Selama mitosis, materi Suatu jenis khusus filamen kaku yang tersusun atas kromatin tersusun dalam bentuk struktur yang lebihmolekul tubulin yang berpolimer digunakan di semua kompleks yaitu kromosom, yang dapat diidentifikasisel untuk membentuk struktur tubulus yang kuat, yaitu dengan mudah dengan menggunakan mikroskop cahaya,mikrotubulus. Gambar 2-8 memperlihatkan mikrotubulus seperti yang diilustrasikan di bab berikutnya.khas yang diambil dari flagela sebuah sperma. Membran Nukleus Contoh lain dari mikrotubulus adalah struktur rangkatubulus di bagian tengah setiap silia yang tersusun radier Membran nukleus, yang juga disebut selubung nukleus,ke atas dari sitoplasma sel sampai ke ujung silia. Struktur sebenarnya merupakan dua lapis membran yang terpisah,ini akan dibahas kemudian dalam bab ini, dan ditunjukkan yakni satu membran di dalam membran yang lain.dalam Gambar 2-17. Sentriol clan gelendong mitosis dari Membran luar terhubung dengan retikulum endoplasmasebuah sel yang sedang bermitosis juga tersusun atas yang berada di sitoplasma sel, clan ruangan antara keduamikrotubulus yang kaku. membran nukleus juga terhubung dengan ruangan di dalam retikulum endoplasma, seperti yang ditunjukkan Jadi, fungsi utama mikrotubulus adalah berperan dalam Gambar 2-9.sebagai sitoskeleton, yang merupakan struktur penunjangyang kaku untuk bagian tertentu sel. Membran nukleus ditembus oleh ribuan pori-pori nukleus. Kompleks molekul protein yang besar menempelNukleus di tepi pori-pori tersebut sehingga bagian pusat dari setiap pori hanya berdiameter sekitar 9 nanometer. WalaupunNukleus merupakan pusat pengaturan sel. Secara demikian, ukuran ini cukup besar untuk memungkinkansingkat, nukleus mengandung sejumlah besar DNA, yang molekul dengan ukuran sampai 44.000 berat molekul untuk dapat lewat dengan cukup mudah. 17

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum a 15 nm- Virus kecil . .150 nm- Virus besarNukleolus dan Pembentukan Ribosom 350 nm- RiketsiaNukleus dari sebagian besar sel memiliki satu atau lebihstruktur yang sangat mudah menyerap zat warna yang 1 mm Bakteridisebut nukleolus. Nukleolus, tidak seperti organellainnya yang dibahas dalam bab ini, tidak memiliki Selsebuah membran pembatas. Sebaliknya, nukleolus hanyamerupakan suatu kumpulan sejumlah besar RNA clan 5-10 mm+proteinyangjenisnya sama dengan protein yang ditemukan Garnbar 2-10 Perbandingan ukuran organisme sebelum seldi ribosom. Nukleolus membesar secara bermakna bila dengan ukuran rata-rata sel yang terdapat dalam tubuh manusia.sebuah sel secara aktif menyintesis protein. enzim protein yang mampu mengatalisasi reaksi kimia Pembentukan nukleolus (clan pembentukan ribosom bermunculan clan dengan demikian menentukan aktivitasdalam sitoplasma di luar nukleus) berawal di nukleus. organisme tersebut.Pertama, gen DNA yang spesifik dalam kromosommenyebabkan sintesis RNA. Beberapa RNA yang Pada bentuk kehidupan tahap berikutnya, khususnyadiproduksi tersebut disimpan dalam nukleolus, tetapi pada tahap riketsia clan bakteri, organel-organel mulaisebagian besar diangkut ke luar melalui pori-pori nukleus terbentuk dalam organisme tersebut, mewakili strukturke dalam sitoplasma. Dalam sitoplasma, RNA bersama- fisik dari kumpulan bahan kimia yang menjalankansama dengan protein yang spesifik digunakan untuk fungsinya secara lebih efisien dibandingkan dengan hasilmembentuk ribosom yang \"matang\" yang berperan yang dapat dicapai oleh bahan kimia yang tersebar dalampenting pada pembentukan protein sitoplasma, yang akan matriks yang cair.dibahas lebih lengkap di Bab 3. Akhirnya, pada sel bernukleus, organel yang lebih Perbandingan Sel Hewan dengan Bentuk- kompleks mulai berbentuk, clan yang terpenting di Bentuk Kehidupan sebelum Sel antaranya adalah terbentuknya nukleus itu sendiri. Adanya nukleus membedakan jenis sel tersebut clanSel merupakan organisme yang sangat kompleks, yang semua bentuk kehidupan yang lebih sederhana; nukleusmembutuhkan beratus-ratus juta tahun untuk berkembang merupakan pusat pengatur semua aktivitas sel, clan jugadari bentuk kehidupan yang paling awal, suatu organisme mengatur perkembangbiakan yang persis sama dari selyang mirip dengan virus saat ini, yang muncul pertama generasi lama ke sel generasi baru, sehingga setiap selkali di bumi. Gambar 2-10 memperlihatkan ukuran baru mempunyai struktur yang hampir sama dengan selrelatif dari (1) virus terkecil yang diketahui, (2) virus induknya.besar, (3) riketsia, (4) bakteri, clan (5) sel bernukleus, yangmenunjukkan bahwa sel mempunyai diameter kira-kira Sistem Fungsional Sel1.000 kali lebih besar dari virus terkecil clan oleh karenaitu, mempunyai volume kira-kira 1 miliar kali lebih besar Pada sisa bab ini, kita akan membahas beberapa perwakilandari virus terkecil. Sejalan dengan hal ini, fungsi clan sistem fungsional dari sel yang menjadikan sel sebagaisusunan anatomi sel juga jauh lebih kompleks dari virus organisme hidup.tersebut. Penelanan oleh Sel-Endositosis Unsur pokok yang memberikan kehidupan bagi virus Agar suatu sel dapat hidup, tumbuh, clan berkembang biak,kecil tersebut adalah asam nukleat yang tersimpan dalam sel harus memperoleh zat gizi clan zat lainnya dari cairansebuah selubung protein. Asam nukleat ini tersusun atas di sekitarnya. Sebagian besar zat melewati membran selbahan dasar asam nukleat (DNA atau RNA) yang sama melalui difusi clan transpor aktif.dengan yang ditemukan dalam sel mamalia, clan mampuuntuk memperbanyak dirinya sendiri dalam kondisi yang Difusi merupakan gerakan sederhana melalui membransesuai. Jadi, virus memperbanyak keturunannya dari yang disebabkan gerakan acak molekul zat tersebut; zatgenerasi ke generasi clan dengan demikian merupakan bergerak baik melalui pori-pori membran sel, atau bila zatsebuah struktur hidup yang pada hakikatnya sama dengan tersebut larut lipid, melalui matriks lipid membran.sel clan manusia yang juga merupakan struktur hidup. Transpor aktif merupakan proses pengangkutan zat Sejalan dengan evolusi kehidupan, bahan-bahan kimia yang melalui membran oleh suatu struktur protein yangselain asam nukleat clan protein sederhana menjadibagian yang tak bisa dipisahkan dari organisme tersebut,clan fungsi-fungsi khusus mulai berkembang di berbagaibagian virus. Sebuah membran terbentuk di sekelilingvirus clan di dalam membran, timbul matriks yang cair.Bahan kimia khusus berkembang di dalam cairan tersebutyang bertujuan untuk menjalankan fungsi khusus; banyak18

Bab 2 Sel dan Fungsinyadapat menembus membran sepenuhnya. Mekanisme yang diduga bereaksi dengan filamen protein kontraktiltranspor aktif sangat penting bagi fungsi sel sehingga akan yang terdapat di bawah cekungan berselubung, akandibahas secara detail di Bab 4. menghasilkan gaya untuk menjepit vesikel menjauhi membran sel. Partikel yang sangat besar memasuki sel melalui suatufungsi khusus membran sel yang disebut endositosis. Fagositosis. Fagositosis berlangsung dengan cara yangBentuk utama endositosis adalahpinositosis danfagositosis. hampir sama dengan pinositosis kecuali bahwa fagositosisPinositosis berarti pencernaan partikel berukuran kecil melibatkan partikel berukuran besar clan bukan molekul.dengan membentuk vesikel yang berisi cairan ekstraselular Hanya sel tertentu yang memiliki kemampuan fagositosis,clan zat partikulat di dalam sitoplasma. Fagositosis berarti yang paling dikenal adalah makrofag jaringan clanpencernaan partikel yang berukuran besar, seperti bakteri, beberapa sel darah putih.sel utuh, atau bagian jaringan yang berdegenerasi. Fagositosis dimulai ketika suatu partikel seperti bakteri, Pinositosis. Pinositosis terjadi secara terus-menerus sel mati, atau debris jaringan berikatan dengan reseptorpada membran sebagian besar sel, tetapi terjadi sangat pada permukaan sel fagosit. Bila partikelnya bakteri,cepat pada beberapa sel. Contohnya, pinositosis terjadi setiap bakteri biasanya sudah terikat dengan antibodi yangsangat cepat pada makrofag sehingga kira-kira tiga spesifik, clan antibodi inilah yang melekat pada reseptorpersen clan seluruh membran makrofag akan dicerna fagosit, clan membawa bakteri bersama dengan sel fagosit.dalam bentuk vesikel setiap menit. Meskipun demikian, Upaya perantaraan yang dilakukan antibodi ini disebutukuran vesikel pinositosis sangat kecil-biasanya hanya opsonisasi, yang akan dibahas di Bab 33 clan Bab 34.berdiameter 100 sampai 200 nanometer-sehinggasebagian besar vesikel pinositosis hanya dapat dilihat Fagositosis terjadi dengan langkah-langkah sebagaidengan mikroskop elektron. berikut. Pinositosis merupakan satu-satunya cara yang dapat 1. Reseptor membran sel melekat pada permukaan ligandipergunakan oleh sebagian besar makromolekul besar partikel.seperti sebagian besar molekul protein untuk memasukisel. Pada kenyataannya, kecepatan pembentukan vesikel 2. Tepi membran di sekitar tempat perlekatan mengalamipinositosis biasanya meningkat saat makromolekul evaginasi ke luar dalam waktu sepersekian detik untukmenyentuh membran sel. menyelubungi seluruh partikel; kemudian, secara bertahap lebih banyak lagi reseptor membran yang Gambar 2-11 memperlihatkan langkah-langkah melekat pada ligan partikel. Semua proses ini terjadipinositosis secara berurutan, yang menunjukkan tiga tiba-tiba dengan cara yang mirip ritsleting untukmolekul protein yang melekat pada membran. Molekul- membentuk sebuah vesikelfagositosis yang tertutup.molekul ini biasanya melekat pada protein reseptorkhusus pada permukaan membran yang spesifik untuk 3. Aktin clan fibril kontraktil lain dalam sitoplasmajenis protein yang akan diabsorbsi. Reseptor biasanya mengelilingi vesikel fagositik clan berkontraksi diterkonsentrasi dalam cekungan kecil pada permukaan sekitar tepi luar vesikel, mendorong vesikel ke bagianluar membran sel, yang disebut cekungan berselubung dalam sel.(coated pits). Dalam membran sel di bawah cekungantersebut terdapat suatu jala-jala protein serat halus yang 4. Protein kontraktil kemudian akan menjepit bagiandisebut klatrin, clan protein lain, yang mungkin mencakup batang vesikel sampai benar-benar terlepas darifilamen kontraktil aktin clan miosin. Segera setelah molekul membran sel, clan mendorongnya ke bagian dalam selprotein berikatan dengan reseptor, sifat permukaan dengan cara yang sama seperti pembentukan vesikelmembran tempat reseptor berubah sedemikian rupa pinositosis.sehingga seluruh bagian cekungan berinvaginasi kedalam clan protein serat halus di sekitar cekungan yang Cekungan Protein Reseptorberinvaginasi itu akan menyebabkan tepi-tepi cekungansating bertemu clan menyelubungi protein yang melekat ••_berselubungclan sejumlah kecil cairan ekstraselular. Segera setelah itu,bagian yang berinvaginasi dari membran memisahkan ~~rn. ~~1\_ ~1 rdiri dari permukaan sel, clan membentuk sebuah vesikelpinositosis dalam sitoplasma sel. AB Hal yang menyebabkan membran sel mengalami Aktin dan miosin Pelarutan klatrinperubahan yang diperlukan untuk membentukvesikel pinositosis masih belum jelas. Proses tersebut n~~ ---membutuhkan energi dari dalam sel; energi ini disuplaioleh ATP, suatu zat berenergi tinggi yang akan dibahas cDkemudian dalam bab ini. Proses ini juga membutuhkantersedianya ion kalsium dalam cairan ekstraselular, Gambar 2-11 Mekanisme pinositosis. 19

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan UmumPencernaan Benda-Benda Asing Pinositosis dan proses yang disebut autolisis. Dengan cara ini, sel dibuangFagositosis di Dalam Sel- Fungsi Lisosom seluru~nya, clan sebuah sel dari jenis yang sama biasanya akan d1bentuk melalui proses reproduksi mitosis dari selHampir segera setelah vesikel pinositosis atau fagositosis yang berdekatan untuk menggantikan sel lama tersebut.masuk ke dalam sel, satu lisosom atau lebih akan melekatpada vesikel tersebut clan melepaskan hidrolase asam Lisosom juga mengandung zat bakterisid yang dapatke dalamnya, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar membunuh bakteri yang sudah difagosit sebelum bakteri2-12. Jadi, sebuah vesikel pencernaan terbentuk dalam tersebut menimbulkan kerusakan sel. Zat ini mencakupsitoplasma sel di mana hidrolase mulai menghidrolisis (1) lisozim yang melarutkan membran sel bakteri; (2)protein, karbohidrat, lipid, clan zat lainnya dalam vesikel. lisoferin yang mengikat besi clan zat lain sebelum zatHasil pencernaan berupa molekul kecil asam amino, tersebut merangsang pertumbuhan bakteri; clan (3) asamglukosa, fosfat, clan lain-lain yang dapat berdifusi melalui dengan pH sekitar 5,0; yang dapat mengaktifkan hidrolasemembran vesikel ke dalam sitoplasma. Apa yang tersisa clan menginaktifkan sistem metabolisme bakteri.dari vesikel pencernaan, disebut badan residu, merupakanzat yang tidak dapat tercerna. Pada sebagian besar Sintesis dan Pembentukan Struktur Sel olehkeadaan, badan residu ini akhirnya diekskresi menembus Retikulum Endoplasma dan Badan Golgimembran sel melalui proses yang disebut eksositosis, yangpada dasarnya merupakan kebalikan dari endositosis. Fungsi Spesifi k Retikulu m Endoplasma ]adi, vesikel pinositosisdanfagositosisyangmengandung Luasnya penyebaran retikulum endoplasma clan badanlisosom dapat disebut sebagai organ pencernaan sel. Golgi dalam sel-sel sekretori telah ditekankan. Struktur- struktur tersebut dibentuk terutama oleh membran lipid Regresi Jaringan dan Autolisis Sel. Jaringan tubuh ganda yang mirip dengan membran sel, clan dindingnyasering beregresi menjadi ukuran yang lebih kecil.Misalnya, terisi dengan enzim protein yang mengatalisasi sintesisregresi yang terjadi pada uterus setelah kehamilan, banyak zat yang diperlukan sel.otot yang tak terpakai dalam waktu lama, clan kelenjarpayudara pada akhir masa laktasi. Lisosom bertanggung Sebagian besar sintesis berawal di retikulumjawab pada regresi tersebut. Mekanisme peningkatan endoplasma. Prociuk yang dihasilkan selanjutnya akanaktivitas lisosom yang disebabkan kurangnya aktivitas di dibawa ke badan Golgi untuk diproses lebih lanjut sebelumsuatu jaringan, masih belum diketahui. dilepaskan ke dalam sitoplasma. Tetapi pertama-tama, marilah kita perhatikan produk-produk spesifik yang Peran khusus lain dari lisosom adalah pembuangan disintesis pada bagian spesifik retikulum endoplasma clansel yang rusak atau bagian sel yang rusak dari jaringan. badan Golgi.Kerusakan sel-yang disebabkan panas, dingin, trauma,bahan kimia, atau faktor-faktor lain-menyebabkan Protein Dibentuk oleh Reti kulum Endoplosmalisosom pecah. Hidrolase yang dilepaskan segera Bergranula. Retikulum endoplasma bergranulamemulai proses pencernaan zat organik di sekitarnya. bercirikan sejumlah besar ribosom yang melekat padaBila kerusakan sel ringan, hanya sebagian dari sebuah sel permukaan luar membran retikulum endoplasma. Sepertiutuh yang akan dicerna, clan sel kemudian diperbaiki. Bila yang akan kita bahas di Bab 3, molekul protein disintesiskerusakan yang terjadi berat, seluruh sel akan dicerna, dalam struktur ribosom. Ribosom mengeluarkan sebagian molekul protein yang disintesis langsung ke dalam sitosol, Li sosom tetapi ribosom juga mengeluarkan lebih banyak lagi molekul protein melalui dinding retikulum endoplasma ((! ' /. + ke dalam vesikel clan tubulus endoplasma, yang berarti ke dalam matriks endoplasma. 1 f~.e• \' - - - - - - - - Vesikel pinositosis Sintesis Lipid oleh Reti kulum Endoplasma ~ atau fagositosis Halus. Retikulum endoplasma juga menyintesis lipid, terutama fosfolipid clan kolesterol. Kedua lipid tersebut ~ Vesikel pencernaan dengan segera dijadikan bagian dari lapisan lipid ganda retikulum endoplasma itu sendiri, sehingga menyebabkan t retikulum endoplasma tumbuh menjadi lebih besar. Keadaan ini terjadi terutama pada bagian halus retikulumGambar 2-1 2 Pencernaan zat dalam vesikel pinositosis atau endoplasma.fagositosis oleh enzim yang berasal dari lisosom. Untuk mencegah retikulum endoplasma agar tidak tumbuh melebihi kebutuhan sel, vesikel-vesikel kecil yang disebut vesikel RE atau vesikel transpor secara terus- menerus memisahkan diri dari retikulum endoplasma halus; sebagian besar vesikel tersebut selanjutnya bermigrasi dengan cepat ke badan Golgi.20

Fungsi Lain Retikulum Endoplasma. Fungsi lain yang Bab 2 Sel dan Fungsinyapenting dari retikulum endoplasma, terutama retikulumendoplasma halus, adalah sebagai berikut. dan pengolahan berlanjut. Akhirnya, baik vesikel kecil maupun vesikel besar melepaskan diri secara terus-1. Retikulum endoplasma menyediakan enzim-enzim menerus dari badan Golgi, membawa serta zat sekresi yang mengatur pemecahan glikogen pada saat glikogen yang sudah dipadatkan, dan selanjutnya vesikel tersebut akan digunakan sebagai sumber energi. akan berdifusi ke seluruh bagian sel.2. Retikulum endoplasma menyediakan sejumlah Untukmemberikan gambaran mengenai lamanyawaktu besar enzim yang mampu mendetoksifikasi berbagai pengolahan ini: Saat sebuah sel kelenjar direndam dalam zat, misalnya obat-obatan, yang dapat merusak sel. asam amino radioaktif, molekul protein radioaktif yang Detoksifikasi ini dilakukan dengan cara koagulasi, baru terbentuk dapat dideteksi di retikulum endoplasma oksidasi, hidrolisis, konjugasi dengan asam glukuronat, bergranula dalam waktu 3 sampai 5 menit. Dalam waktu dan dengan cara-cara lain. 20 menit, protein yang baru terbentuk sudah ditemukan di badan Golgi, dan dalam waktu 1 sampai 2 jam, proteinFungsi Spesifik Badan Golgi radioaktif disekresikan dari permukaan sel. Fungsi Sintesis Badan Golgi. Walaupun fungsi utama Jenis Vesikel yang Dibentuk oleh Badan Golgi-badan Golgi adalah menyediakan pemrosesan tambahan Vesikel Sekretori dan Lisosom. Dalam sebuah sel yangzat-zat yang telah dibentuk di retikulum endoplasma, sangat sekretori, vesikel yang dibentuk oleh badan Golgibadan Golgi juga memiliki kemampuan menyintesis terutama adalah vesikel sekretori yang mengandung zatjenis karbohidrat tertentu yang tidak dapat dibentuk protein yang akan disekresi melalui permukaan membrandi retikulum endoplasma. Hal ini terjadi terutama pada sel. Vesikel-vesikel sekretori ini pertama-tama akanpembentukan polimer sakarida besar yang berikatan berdifusi ke membran sel, kemudian bersatu dengandengan sejumlah kecil protein; contoh yang penting membran dan mengosongkan isinya ke bagian luar seladalah asam hialuronat dan kondroitin sulfat. melalui mekanisme yang disebut eksositosis. Pada sebagian besar keadaan, eksositosis dirangsang oleh masuknya Sebagian dari banyak fungsi asam hialuronat dan ion kalsium ke dalam sel; ion kalsium berinteraksikondroitin sulfat yang terdapat dalam tubuh adalah dengan membran vesikel dengan cara yang masih belumsebagai berikut. (1) keduanya merupakan komponen dipahami dan menyebabkan penyatuan membran vesikelutama proteoglikan yang disekresi ke dalam mukus dan dengan membran sel, yang diikuti dengan eksositosis-sekresi kelenjar lain; (2) keduanya merupakan komponen yaitu pembukaan permukaan luar membran sel danutama dari substansi dasar (.ground substance) di luar sel pengeluaran zat-zat yang terkandung dalam vesikel kedalam ruang interstisial, yang bertindak sebagai zat pengisi luar sel.antara serabut-serabut kolagen dan sel; (3) keduanyamerupakan komponen utama matriks organik, baik dalam Meskipun demikian, beberapa vesikel ditujukan untuktulang rawan maupun tulang; dan (4) keduanya penting penggunaan intraselular.dalam banyak aktivitas sel seperti migrasi dan proliferasi. Formasi Formasi Lisosom Pengolahan Sekresi Retikulum Endoplasma oleh Badan Ribosom protein lipidGolgi-Pembentukan Vesikel. Gambar 2-13 meringkasfungsi utama retikulum endoplasma dan badan Golgi. Glikosilasi VesikelSaat suatu zat terbentuk di dalam retikulum endoplasma, transporkhususnya protein, zat tersebut diangkut melalui tubulusmenuju bagian retikulum endoplasma halus yang terletak Retikulum Retikulum Badanpaling dekat dengan badan Golgi. Saat ini, vesikel transpor Golgikecil yang tersusun atas sebagian kecil membran retikulum endoplasma endoplasmaendoplasrna halus secara terus-menerus melepaskan diridan berdifusi ke lapisan terdalam badan Golgi. Vesikel ini kasar halusmengandung protein yang disintesis dan produk-produklain dari retikulum endoplasma. Gambar 2-13 Pembentukan protein, lipid, dan vesikel sel oleh retikulum endoplasma dan badan Golgi. Vesikel transpor segera bersatu dengan badanGolgi dan mengosongkan bahan yang terkandung didalamnya ke dalam ruang bervesikel di badan Golgi. Disini, gugus karbohidrat tambahan dimasukkan ke dalamsekresi. Fungsi badan Golgi lain yang penting adalahmemadatkan sekresi retikulum endoplasma menjadikemasan berkonsentrasi tinggi. Ketika sekresi tersebutmelewati lapisan terluar badan Golgi, proses pemadatan 21

Unit I Pengantar Fisio/ogi: Fisiologi Se/ dan Umum Secara singkat, hampir semua reaksi oksidasi ini terjadi dalam mitokondria dan energi yang dilepaskan Penggunaan Vesikel lntraselular untuk Menambah digunakan untuk membentuk senyawa berenergi tinggiKembali Membran Sel. Beberapa vesikel intraselular ATP Selanjutnya, ATP, bukan makanan dalam bentukyang dibentuk oleh badan Golgi bersatu dengan membran aslinya, yang akan digunakan di seluruh bagian selsel atau dengan membran struktur intraselular seperti untuk menjalankan hampir semua reaksi metabolismemitokondria dan bahkan retikulum endoplasma. Hal intraselular.tersebut akan meningkatkan luas membran struktur-struktur tersebut dan dengan demikian akan menambah Ciri Fungsional ATPkembali membran setelah membran tersebut dipakai.Misalnya, membran sel akan kehilangan sebagian besar NH 2kandungannya setiap kali membentuk vesikel fagositosis Iatau pinositosis, dan membran vesikel badan Golgi akanmenambah kembali membran sel tersebut secara terus- //N, ,,,.C.::::,menerus. HCI/ cII NI Adem\"n Sebagai ringkasan, sistem membran retikulumendoplasma dan badan Golgi merupakan suatu organ \ ,,. C ' 'l CH 000bermetabolisme tinggi yang mampu membentuk strukturintraselular yang baru dan zat sekretori yang akan fHN N 2 - o- ~II -o - ~II -o - ~II - o-dikeluarkan dari sel. I /o.............._Ekstraksi Energi dari Zat Gizi-Fungsi Mitokondria cH HC o- o- o-Zat utama yang diekstraksi oleh sel untuk menghasilkanenergi adalah makanan yang dapat bereaksi dengan / \I I/ 1 Fosfatoksigen-karbohidrat, lemak dan protein. Dalam tubuh H C-C Hmanusia, pada dasarnya semua karbohidrat diubahmenjadiglukosa oleh saluran pencernaan dan hati sebelum IImencapai sel-sel lain. Dengan cara serupa, proteindiubah menjadi asam amino, dan lemak diubah menjadi OH OHasam lemak. Gambar 2-14 menunjukkan oksigen danmakanan-glukosa, asam lemak, dan asam amino-semua Ribosamemasuki sel. Di dalam sel, makanan tersebut bereaksisecara kimiawi dengan oksigen di bawah pengaruh enzim Adenosin trifosfatyang mengatur reaksi tersebut dan menyalurkan energiyang dilepaskan ke arah yang tepat. Penjelasan lengkap ATP adalah suatu nukleotida yang terdiri atas (1) basamengenai semua fungsi pencernaan dan metabolisme ini nitrogen adenin, (2) gula pentosa ribosa, dan (3) tigaakan dibahas di Bab 62 sampai Bab 72. radikal fosfat. Kedua radikal fosfat terakhir dihubungkan dengan bagian lain molekul oleh ikatan yang disebut2ADP 2ATP sebagai ikatan fosfat berenergi tinggi, yang ditunjukkan dalam struktur kimia dengan menggunakan tanda ~ . Pada 36ADP kondisi fisik dan kimiawi tubuh, setiap ikatan berenergi tinggi ini mengandung energi sekitar 12.000 kalori per 36ATP mo! ATP, yang jauh lebih besar daripada energi yang Mitokondria tersimpan dalam ikatan kimia pada umumnya, sehingga menimbulkan istilah ikatan berenergi tinggi. Lebih lanjut, Sitoplasma ikatan fosfat berenergi tinggi bersifat sangat labil, sehingga langsung dapat dipecah kapanpun energi dibutuhkanGambar 2-14 Pembentukan adenosin trifostat (ATP) dalam untuk mencetuskan reaksi intraselular yang lain.sel, menunjukkan bahwa sebagian besar ATP dibentuk dalammitokondria. ADP, adenosin difosfat. Pada saat ATP membebaskan energinya, sebuah radikal asam fosfat dilepaskan dan adenosin difosfat (ADP)22 terbentuk. Energi yang dibebaskan tersebut digunakan untuk menjalankan banyak fungsi lain sel, seperti sintesis zat dan kontraksi otot. Untuk membentuk kembali ATP sel yang sudah terpakai, energi yang dihasilkan dan zat gizi sel akan menyebabkan ADP dan asam fosfat bergabung kembali untuk membentuk ATP yang baru, dan seluruh proses tersebut terjadi berulang-ulang, Oleh sebab itu, ATP disebut sebagai alat tukar energi sel karena ATP dapat dipakai dan dibentuk kembali berulang kali, yang memiliki selang waktu antara dua proses pembentukan beberapa menit saja. Proses Kimiawi dalam Pembentukan ATP-Peran Mitokondria. Saat memasuki sel, glukosa dihadapkan pada enzim dalam sitoplasma yang mengubah glukosa menjadi asam piruvat (suatu proses yang disebut glikolisis). Sejumlah kecil ADP diubah menjadi ATP oleh

energi yang dibebaskan selama proses tersebut, tetapi Bab 2 Sel dan Fungsinyajumlah ATP yang dihasilkan ini kurang dari 5 persen darikeseluruhan metabolisme energi sel. Selain untuk transpor natrium oleh membran, energi dari ATP juga dibutuhkan untuk transpor membran ion Sekitar 95 persen pembentukan ATP sel dibentuk kalium, ion kalsium, ion magnesium, ion fosfat, ion klorida,di mitokondria. Asam piruvat yang dihasilkan dari ion urat, ion hidrogen, clan banyak ion lain serta berbagaikarbohidrat, asam lemak dari lipid, clan asam amino dari zat organik. Transpor membran sangatlah penting bagiprotein pada akhirnya diubah menjadi senyawa asetil-KoA fungsi sel sehingga beberapa sel-contohnya, sel tubulusdalam matriks mitokondria. Senyawa tersebut selanjutnya ginjal-menggunakan sebanyak 80 persen ATP yangdilarutkan (yang bertujuan untuk mendapatkan energinya) dibentuk hanya untuk fungsi transpor tersebut.oleh serangkaian enzim lain dalam matriks mitokondria,sehingga ikut berperan dalam suatu rangkaian reaksi kimia Selain sintesis protein, sel juga membuat fosfolipid,yang disebut siklus asam sitrat, atau siklus Krebs. Reaksi kolesterol, purin, pirimidin, clan sejumlah besar zat lain.kimia tersebut memegang peranan yang sangat penting Sintesis hampir semua senyawa kimia membutuhkansehingga akan dijelaskan secara detail di Bab 67. energi. Misalnya, sebuah molekul protein tunggal dapat tersusun atas beberapa ribu asam amino yang melekat Dalam siklus asam sitrat ini, asetil-KoA dipecah satu sama lain melalui ikatan peptida; pembentukanmenjadi komponen penyusunnya, atom hidrogen clan masing-masing ikatan peptida ini membutuhkan energikarbon dioksida. Karbon dioksida berdifusi keluar dari yang berasal dari pemecahan empat ikatan berenergimitokondria clan selanjutnya keluar dari sel; clan pada tinggi; jadi, beberapa ribu molekul ATP harus melepaskanakhirnya akan diekskresikan dari tubuh melalui paru- energinya untuk setiap molekul protein yang dibentuk.paru. Memang, ada beberapa sel yang menggunakan 75 persen clan semua ATP yang dibentuk di sel tersebut hanya Di pihak lain, atom hidrogen bersifat sangat reaktif, untuk menyintesis senyawa kimia yang baru, terutamaclan akan segera bergabung dengan oksigen yang juga molekul protein; ha! ini khususnya terjadi selama fasetelah berdifusi ke dalam mitokondria. Keadaan ini pertumbuhan sel.melepaskan energi dalam jumlah yang sangat besar, yangdigunakan oleh mitokondria untuk mengubah sejumlah Kegunaan utama ATP yang terakhir adalah untukbesar ADP menjadi ATP. Proses reaksi tersebut sangat menyediakan energi bagi sel-sel yang dikhususkan untukrumit, clan membutuhkan bantuan banyak enzim protein melakukan kerja mekanik. Kita akan mengetahui di Bab 6yang merupakan bagian integral rak-rak membranosa bahwa setiap kontraksi sebuah serabut otot membutuhkanmitokondria yangmenonjol ke dalam matriks mitokondria. pemakaian sejumlah besar ATP. Sel-sel lain melakukanLangkah pertamanya adalah pembuangan sebuah elektron kerja mekanik dengan cara yang berbeda-beda, khususnyadari atom hidrogen, sehingga atom hidrogen berubah dengan gerakan silia clan ameboid, yang akan dibahasmenjadi ion hidrogen. Proses akhir adalah penggabungan kemudian dalam bab ini. Sumber energi untuk semuaion hidrogen dengan oksigen, yang membentuk molekul bentuk kerja mekanik tersebut adalah ATP.air clan pelepasan energi dalam jumlah besar ke proteinglobulus berukuran besar yang disebutATP sintetase, yang Transpor Sintesis proteinmenonjol seperti tombol dari membran rak mitokondria. membran ATP ADPAkhirnya, enzim ATP sintetase menggunakan energi dariion hidrogen untuk mengubah ADP menjadi ATP. ATP Na+ Na+yang baru terbentuk diangkut keluar dari mitokondria keseluruh bagian sitoplasma sel clan nukleoplasma, tempat A T P - - - - ADPenergi tersebut digunakan untuk menjalankan berbagaifungsi sel. Kontraksi otot Gambar 2-15 Kegunaan adenosin trifosfat (ATP) (yang dibentuk Keseluruhan proses pembentukan ATP ini disebut dalam mitokondria) untuk menyediakan energi untuk tiga fungsimekanisme kemiosmotik pembentukan ATP. Penjelasan utama sel: transpor membran, sintesis protein, dan kontraksi otot.kimiawi clan fisika mengenai mekanisme ini dibahas detail ADP, adenosin difosfat.di Bab 67, clan banyak perincian fungsi metabolisme ATPdi dalam tubuh dibahas di Bab 67 sampai Bab 71. 23 Penggunaan ATP untuk Fungsi Sel. Energi dari ATPdigunakan untuk menjalankan tiga kategori utama fungsisel: (1) transpor zat melalui berbagai membran di dalamsel, (2) sintesis senyawa kimia di seluruh bagian sel, clan{3) kerja mekanik. Ketiga kategori fungsi ATP tersebutdiilustrasikan dalam Gambar 2-15: (1) untuk memberikanenergi bagi keperluan transpor natrium melalui membransel, (2) untuk meningkatkan sintesis protein oleh ribosom,clan (3) untuk memberikan energi yang dibutuhkan selamakontraksi otot.

Unit I Pengantar Fisio/ogi: Fisio/ogi Se/ dan Umum Pergerakan sel Sebagai ringkasan, ATP selalu tersedia untuk melepaskanenerginya dengan cepat dan dalam jumlah yang besar dibagian sel mana saja energi tersebut diperlukan. Untuk dapatmenggantiATP yang terpakai oleh sel, sejumlah reaksi kimiayang berjalan lebih lambat akan memecah karbohidrat,lemak, dan protein dan akan menggunakan energi yangdihasilkan dari reaksi tersebut untuk membentuk ATPyang baru. Lebih dari 95 persen ATP ini dibentuk dalammitokondria, yang menyebabkan mitokondria mendapatsebutan sebagai \"gudang energi\" sel. Pergerakan Sel Jaringan sekitar lkatan reseptorJenis gerakan sel terpenting yang terjadi di tubuh adalah Gambar 2- 16 Gerakan ameboid sebuah sel.gerakan yang terjadi di otot rangka, otot jantung, dan ototpolos, yang mencakup hampir 50 persen dari keseluruhan Pada ujung sel yang berlawanan, reseptor memisahkanmassa tubuh. Fungsi khusus sel otot tersebut dibahas di diri dari ligan dan membentuk vesikel endositosis yangBab 6 sampai Bab 9. Dua jenis gerakan yang lain-gerakan baru. Kemudian, di dalam sel, vesikel ini berjalan menujuameboid dan gerakan silia-terjadi di sel lain. bagian ujung pseudopodium sel, di mana vesikel tersebut akan dipakai untuk membentuk lagi membran yang baruGerakan Ameboid bagi pseudopodium.Gerakan ameboid adalah gerakan keseluruhan sel yang Efek penting kedua dari gerakan ameboid adalahberhubungan dengan lingkungan sekitarnya, seperti penyediaan energiyang diperlukan untuk menarikbadanselgerakan sel darah putih melalui jaringan. Sebutan gerakan ke arah pseudopodium. Beberapa penelitian mengajukanameboid didapat dari kenyataan bahwa ameba bergerak pendapat: di dalam sitoplasma seluruh sel terdapat proteindengan cara seperti ini dan ameba merupakan contoh aktin dalam jumlah sedang sampai besar. Sejumlah besaryang sangat baik untuk mempelajari fenomena tersebut. aktin berada dalam bentuk molekul tunggal yang tidak memiliki tenaga penggerak; tetapi molekul aktin tersebut Gerakan ameboid yang umum diawali dengan akan berpolimerisasi untuk membentuk suatu jaringanpenonjolan sebuahpseudopodium dari salah satu ujung sel. berfilamen, clan jaringan tersebut akan berkontraksi bilaPseudopodium menjulur menjauhi badan sel, dan sedikit bergabung dengan suatu protein pengikat aktin sepertidemi sedikit berpindah ke daerah lain jaringan. Selanjutnya, miosin. Seluruh proses tersebut digerakkan oleh senyawabagian sel yang tersisa tertarik menuju pseudopodium. berenergi tinggi ATP. Keadaan inilah yang terjadi di dalamGambar 2-16 menunjukkan proses tersebut, yang pseudopodium sebuah sel yang bergerak, di mana jaringanmemperlihatkan sebuah sel yang memanjang, dengan filamen aktin tersebut terbentuk berulang kali di dalamujung kanan sel sebagai pseudopodium yang menonjol. pseudopodium yang membesar. Kontraksi juga terjadi diMembran dari bagian ujung sel tersebut secara terus- dalam ektoplasma badan sel, di mana jaringan aktin sudahmenerus bergerak ke depan, dan membran dari ujung sel ada sebelumnya di bawah membran sel.sebelah kiri secara terus-menerus mengikuti, bersamaandengan pergerakan sel. Jenis Sel yang Memperlihatkan Gerakan Ameboid. Se! yang paling umum memperlihatkan gerakan ameboid Mekanisme Gerakan Ameboid. Gambar 2-16 dalam tubuh manusia adalah sel darah putih saat selmenunjukkan prinsip dasar gerakan ameboid. Pada tersebut bergerak ke luar dari darah dan masuk ke dalamdasarnya, gerakan ini timbul karena pembentukan terus- jaringan untuk menjadi makrofag jaringan. Se! jenismenerus membran sel yang baru pada ujung terdepan lain juga dapat bergerak dengan gerakan ameboid padapseudopodium clan absorbsi membran yang terus- keadaan tertentu. Misalnya, fibroblas bergerak ke daerahmenerus di bagian tengah dan belakang sel. Juga, ada yang rusak untuk membantu memperbaiki kerusakandua efek penting lain yang diperlukan untuk terjadinya tersebut, clan bahkan sel germinativum kulit pun, yanggerakan sel ke depan. Efek pertama adalah perlekatan biasanya menempel erat pada dasar kulit, juga akanpseudopodium ke jaringan sekitarnya sehingga sel benar- bergerak ke daerah yang Iuka untuk memperbaiki Iukabenar melekat pada posisi terdepannya, sementara sisa tersebut. Akhirnya, gerakan sel juga berperan pentingbadan sel tertarik ke depan menuju tempat perlekatan. selama perkembangan embrio dan fetus setelah terjadinyaPerlekatan tersebut disebabkan oleh protein reseptor yang pembuahan ovum. Misalnya, sel-sel embrional sering kalimelapisi bagian dalam vesikel eksositosis. Pada saat vesikel harus bermigrasi jauh dan tempat asalnya ke tempat yangmenyatu dengan membran pseudopodium, vesikel akan baru selama periode perkembangan struktur-strukturterbuka sehingga isinya dapat dikeluarkan dan reseptor tertentu.kemudian menonjol ke luar clan melekat dengan ligan dijaringan sekitarnya.24

Bab 2 Sel dan Fungsinya Pengaturan Gerakan Ameboid-Kemotaksis. Pemicu Sadan silia ~terpenting gerakan ameboid adalah suatu proses yang Dasar tubuhdisebut sebagai kemotaksis. Kemotaksis terjadi karena ~adanya zat kimia tertentu dalam jaringan. Zat kimiayang menyebabkan terjadinya kemotaksis disebut zat Gerakan ke depankemotaksis. Sebagian besar sel yang memperlihatkan Gerakan ke belakanggerakan ameboid bergerak menuju sumber zatkemotaksis-yaitu, dari suatu daerah yang konsentrasi zat Gambar 2- 17 Struktur dan fungsi silia. {Dimodifikasi dari Satir P:kemotaksisnya lebih rendah menuju suatu daerah yang Cilia . Sci. Am 204:108, 1961 . Hak cipta Donald Gaber: Executor oflebih tinggi konsentrasinya-yang disebut kemotaksis the estate of Bunji Tagawa.)positif. Beberapa sel bergerak menjauhi sumber zatkemotaksis, yang disebut kemotaksis negatif. di tempat mencuatnya silia tersebut dari permukaan sel. Selanjutnya silia akan bergerak ke belakang dengan Tetapi bagaimana kemotaksis mengatur arah gerakan lambat ke posisi asalnya. Gerakan mendorong ke depanameboid? Walaupun jawabannya masih belum pasti, yang cepat seperti gerakan cambuk itu mendorongdiketahui bahwa sisi sel yang paling terpapar oleh zat cairan yang ada di permukaan sel tersebut ke arah yangkemotaksis akan mengalami perubahan membran yang sesuai dengan arah gerakan silia; sedangkan gerakanmenyebabkan penonjolan pseudopodium. lambat yang mendorong silia ke arah belakang hampir tidak berpengaruh terhadap pergerakan cairan tersebut.Silia dan Gerakan Silia Akibatnya, cairan akan secara terus-menerus didorong searah dengan gerakan silia yang cepat dan ke depan tadi.Jenis gerakan sel yang kedua adalah gerakan silia, yang Oleh karena kebanyakan sel bersilia ini memiliki sangatmerupakan suatu gerakan seperti gerakan cambuk pada banyak silia pada permukaannya, dan karena semuapermukaan sel. Gerakan ini terjadi hanya di dua tempat silia tersebut berorientasi pada arah yang sama, keadaandalam tubuh manusia:pada permukaan saluran pernapasan tersebut menjadi suatu cara yang efektif untuk mendorongdan pada permukaan dalam tuba uterina (tuba fallopi) cairan dari satu bagian permukaan ke bagian yang lain.di saluran reproduksi. Pada rongga hidung dan salurannapas bagian bawah, gerakan silia yang mirip cambuk Mekanisme Gerakan Silia. Walaupun belum semuamenyebabkan lapisan mukus bergerak dengan kecepatan aspek gerakan silia diketahui, kita mengetahui hal-halkira-kira 1 cm/menit nenuju faring, dan dengan cara ini berikut. Pertama, kesembilan tubulus ganda dan duamembersihkan saluran napas secara terus-menerus dari tubulus tunggal semuanya berhubungan satu sama lainmukus dan partikel yang terperangkap dalam mukus. oleh suatu kompleks ikatan silang protein; keseluruhanDalam tuba uterina, silia menyebabkan pergerakan cairan kompleks tubulus dan ikatan silang ini disebut aksonema.yang lambat dari ostium tuba uterina menuju kavum Kedua, sekalipun membrannya sudah dibuang danuteri; pergerakan cairan tersebut menghantarkan ovumdari ovarium ke uterus. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2-17,sebuah silia memiliki bentuk seperti rarri.but lurus ataumelengkung dengan ujung yang runcing, yang menonjolsejauh 2 sampai 4 mikrometer dari permukaan sel. Banyaksilia sering kali menonjol dari satu sel-misalnya, terdapatsebanyak 200 silia pada permukaan setiap sel epitel didalam saluran penapasan. Silia ini dilapisi oleh suatupertumbuhan keluar dari membran sel, dan disanggaoleh 11 mikrotubulus-9 tubulus ganda yang terletak dibagian perifer silia, dan 2 tubulus tunggal di bagian tengahsilia, yang ditunjukkan dalam potongan melintang dalamGambar 2-17. Setiap silia merupakan pertumbuhan keluardari suatu struktur yang terletak tepat di bawah membranse!, yang disebut badan basal silia. Flagela sebuah sperma mirip dengan silia; bahkan,flagela sperma memiliki jenis struktur yang hampir samadan mekanisme kontraksi yang hampir sama pula. Namun,flagela jauh lebih panjang dan bergerak menyerupaigelombang sinusoid dan bukan gerakan cambuk. Dalam sisipan Gambar 2-17, ditunjukkan gerakansilia. Silia ini akan bergerak ke depan dengan gerakanyang cepat, menghentak seperti cambuk, sebanyak10 sampai 20 kali/detik, dan menekuk dengan tajam 25

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisio/ogi Se/ dan Umum Chacinska A, Koehler CM, Milenkovic D, Lithgow T, Planner N: Importing mitochondrial proteins: machineries and mechanisms, Cell 138:628,terjadi kerusakan pada elemen lainnya kecuali aksonema, 2009.silia masih dapat menghentak dalam kondisi yangsesuai. Ketiga, ada dua keadaan yang diperlukan untuk Cohen AW, Hnasko R, Schubert W, Lisanti MP: Role of caveolae andkelanjutan hentakan aksonema setelah struktur silia caveolins in health and disease, Physiol Rev 84:1341, 2004.yang lain diangkat: (1) ketersediaan ATP dan (2) kondisiionisasi yang sesuai, khususnya kesesuaian konsentrasi Danial NN, Korsmeyer SJ: Cell death: critical control points, Cell 116:205,magnesium dan kalsium. Keempat, ketika silia bergerak 2004.maju, tubulus ganda pada tepi depan silia bergeser ke luarmenuju ujung silia sementara tubulus yang berada di tepi Droge W: Free radicals in the physiological control of cell function, Physiolbelakang tetap pada tempatnya. Kelima, lengan protein Rev 82:47, 2002.multipel yang terdiri atas protein dynein, yang memilikiaktivitas enzim ATPase, menonjol dari tiap tubulus ganda Edidin M: Lipids on the frontier: a century of cell-membrane bilayers, Natke tubulus ganda yang berdekatan. Rev Mo/ Cell Biol 4:414, 2003. Berdasarkan informasi dasar tersebut, telah diketahui Ginger ML, Portman N, McKean PG: Swimming with protists: perception,bahwa pelepasan energi dari ATP sewaktu berkontak motility and flagellum assembly, Nat Rev Microbio/ 6:838, 2008.dengan lengan dynein ATPase menyebabkan bagianujung dari lengan-lengan tersebut untuk \"merangkak\" Grant BD, Donaldson JG: Pathways and mechanisms of endocytic recycling,dengan cepat di sepanjang permukaan tubulus ganda Nat Rev Mo/ Cell Biol 10:597, 2009.yang berdekatan. Jika tubulus pada tepi depan merangkakke arah luar sementara tubulus tepi belakang tetap tidak Guttinger S, Laurell E, Kutay U: Orchestrating nuclear envelope disassemblybergerak, ha! ini akan menyebabkan penekukan. and reassembly during mitosis, Nat Rev Mo/ Cell Biol 10:178, 2009. Cara pengaturan kontraksi silia masih belum dipahami. Hamill OP, Martinac B: Molecular basis of mechanotransduction in livingSilia pada beberapa sel yang mengalami kelainan secara cells, Physiol Rev 81 :685, 2001.genetik tidak memiliki dua tubulus tunggal di tengah,dan silia semacam ini tidak mampu menghentak. Oleh Hock MB, Kralli A: Transcriptional control of mitochondrial biogenesis andkarena itu, muncul anggapan bahwa beberapa sinyal, function, Annu Rev Physiol 71:177, 2009.yang mungkin merupakan suatu sinyal elektrokimia,dihantarkan di sepanjang kedua tubulus tunggal tersebut Liesa M, Palacfn M, Zorzano A: Mitochondrial dynamics in mammalianuntuk mengaktifkan lengan dynein. health and disease, Physiol Rev 89: 799, 2009.Daftar Pustaka Mattaj IW: Sorting out the nuclear envelope from the .endoplasmic reticulum, Nat Rev Mo/ Cell Biol 5:65, 2004.Alberts B, Johnson A. Lewis J, et al: Molecular Biology of the Cell, 6th ed, Parton RG, Simons K: The multiple faces of caveolae, Nat Rev Mo/ Cell Biol New York, 2007, Garland Science. 8:185, 2007.Bonifacino JS, Glick BS: The mechanisms of vesicle budding and fusion, Cell Raiborg C, Stenmark H: The ESCRT machinery in endosomal sorting of 116: 153, 2004. ubiquitylated membrane proteins, Nature 458:445, 2009. Ridley AJ, Schwartz MA, Burridge K, et al: Cell migration: integrating signals from front to back, Science 302: 1704, 2003. Saftig P, Klumperman J: Lysosome biogenesis and lysosomal membrane proteins: trafficking meets function, Nat Rev Mo/ Cell Biol 10:623, 2009. Scarpulla RC: Transcriptional paradigms in mammalian mitochondrial biogenesis and function, Physiol Rev 88:611, 2008. Stenmark H: Rab GTPases as coordinators of vesicle traffic, Nat Rev Mo/ Cell Biol 10:513, 2009. Traub LM: Tickets to ride: selecting cargo for clathrin-regulated internalization, Nat Rev Mo/ Cell Biol 10:583, 2009. Vereb G, Szollosi J, Matko J, et al: Dynamic, yet structured: the cell membrane three decades aher the Singer-Nicolson model, Proc Natl Acad Sci US A 100:8053, 2003.26

BAB 3Pengaturan Genetil{ Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel Alih Bahasa: dr. Sophie Yolanda Editor: dr. M. Djauhari WidjajakusumahHampir setiap orang tahu bahwa gen, yang terletak dalam Blok Bangunan Dasar DNA. Gambar 3-3 menunjukkaninti seluruh sel tubuh, mengatur sifat-sifat keturunan dari senyawa-senyawa kimia dasar yang membentukorang tua kepada anaknya, tetapi sebagian besar orang DNA, yaitu (1) asam fosfat, (2) suatu gula yang disebuttidak menyadari bahwa gen yang sama ini juga mengatur deoksiribosa, clan (3) empat basa nitrogen (dua purin,fungsi keseharian seluruh sel tubuh. Gen mengatur fungsi adenin clan guanin; serta dua pirimidin, timin clansel dengan cara menentukan zat apa yang akan disintesis sitosin). Asam fosfat clan deoksiribosa membentuk keduadi dalam sel-struktur apa, enzim apa, clan zat kimia apa untai heliks yang merupakan kerangka molekul DNA,yang akan disintesis. clan basa-basa nitrogen terletak di antara kedua untaian clan menghubungkan kedua untaian tersebut, seperti Gambar 3-1 menunjukkan skema umum pengaturan diilustrasikan pada Gambar 3-6.genetik. Setiap gen yang merupakan sebuah asamnukleat yang disebut asam deoksiribonukleat (DNA), Nukleotida. Tahap pertama pembentukan DNAsecara otomatis mengatur pembentukan asam nukleat adalah menggabungkan satu molekul asam fosfat, satulain, yaitu asam ribonukleat (RNA); RNA ini kemudian molekul deoksiribosa, dan satu dari keempat basa untukmenyebar ke seluruh sel untuk mengatur pembentukan membentuk satu asam nukleotida. Jadi akan dibentuksuatu protein spesifik. Seluruh proses ini, dari transkripsi empat nukleotida yang terpisah, masing-masing satukode genetik di dalam nukleus hingga translasi kode RNA untuk keempat basa: asam deoksiadenilat, deoksitimidilat,clan pembentukan protein di dalam sitoplasma sel, sering deoksiguanilat, clan deoksisitidilat. Gambar 3-4disebut ekspresi gen. menunjukkan struktur kimia dari asam deoksiadenilat, clan Gambar 3-5 menunjukkan simbol sederhana untuk Karena terdapat sekitar 30.000 gen di setiap sel, secara keempat nukleotida yang membentuk DNA.teoretis sejumlah besar protein sel yang berbeda dapatdibentuk. Membran Selubung plasma nukleus Beberapa protein sel tersebut adalah protein struktural,yang bersama dengan berbagai lipid clan karbohidrat, Nukle us Gen (DNA)membentuk berbagai struktur organel intraselular, yang Transkripsi !telah dibahas pada Bab 2. Namun, sebagian besar protein I= = = DNAadalah enzim yang mengatalisasi berbagai reaksi kimia di Transkripsidalam sel. Sebagai contoh, enzim meningkatkan semua tDNAreaksi oksidatif yang menyediakan energi ke sel, clanenzim meningkatkan sintesis seluruh bahan kimia sel, l .~~: Pembentukan RNAseperti lipid, glikogen, clan adenosin trifosfat (ATP). t;:-yamb~n an Translasi - 1 splicing) R A Gen-Gen dalam Inti Sel .• • Transpor Pembentukan proteinDalam inti sel, sejumlah besar gen saling melekat diuj ung- ujungnya membentuk heliks untai ganda molekul Ribosom .-- RNA /~DNA yang sangat panjang dengan berat molekul miliaran.Sebuah segmen yang sangat pendek dari molekul tersebut lTranslasi Struktur Enzimditunj ukkan pada Gambar 3-2. Molekul ini tersusun atas RNA Carakabeberapa senyawa kimia sederhana yang terikat bersama ~ rote i n sel seldengan pola teratur, yang detailnya akan dijelaskan dalambeberapa paragraf berikut ini. Sitosol ~/ Fungsi sel Gambar 3-1 Skema umu m yang menggambarkan pengaturan gen terhadap fungsi sel. • 27

Unit I Pengantar Fisio/ogi: Fisiologi Se/ dan Umum H......_ ......- H N Adenin I ,fN......_ c / c \"\"\" N H- C II I Fosfat \ N_...... C......._ N.r-C- H 0 HI HI/ 0 -- I H Deoksiribosa II c- I H- 0 - P- 0- C- C I I \ c_ c- H H /1 I 0 H0 H I HIGambar 3-2 Struktur heliks untai-ganda dari gen. Untai luartersusun atas asam fosfat dan gula deoksiribosa. Molekul-molekul Hbagian dalam yang menghubungkan kedua untai heliks adalahbasa purin dan basa pirimidin; keduanya menentukan \"kode\" gen. Gambar 3-4 Asam deoksiadenilat, salah satu nukleotida yang membentuk DNA.Penyusunan Nukleotida untuk Membentuk Dua Kode GenetikUntai DNA yang Terikat secara Longgar Satu Sama Pentingnya DNA terletak pada kemampuannya untukLain. Gambar 3-6 memperlihatkan cara sejumlah mengendalikan pembentukan protein di dalam sel. DNAnukleotida terikat untuk membentuk dua untai DNA. melakukannya dengan cara kode genetik. Saat keduaKedua untaian, kemudian berikatan secara longgar untai molekul DNA dipisahkan, pemisahan ini akansatu sama lain oleh ikatan silang yang lemah, seperti menyebabkan basa-basa purin dan pirimidin terpajandiperlihatkan pada Gambar 3-6 oleh garis putus-putus di menonjol ke sisi tiap untai DNA, seperti yang ditunjukkantengah. Perhatikan bahwa kerangka dari setiap untai DNA oleh untai atas di Gambar 3-7. Penonjolan basa-basa inilahtersusun dari asam fosfat dan molekul deoksiribosa secara yang membentuk kode genetik.bergantian. Kemudian, basa purin dan pirimidin melekatke sisi molekul deoksiribosa. Lalu, dengan ikatanhidrogen longgar (garis putus-putus) antara basa Asam fosfat 0purin dan pirimidin, kedua untai DNA terikatbersama. Tetapi perhatikan hal berikut. II1. Tiap basa purin adenin dari satu untai selalu H- 0 - P- 0 - H berikatan dengan basa pirimidin timin dari untai yang lain, dan I2. Tiap basa puringuanin selalu berikatan dengan 0 basa pirimidin sitosin. I Jadi, pada Gambar 3-6, urutan pasangan basayang saling berkomplemen adalah CG, CG, GC, HTA, CG, TA, GC. AT, dan AT. Oleh karena sifatlonggar dan ikatan hidrogen ini, kedua untaian Deoksiribosa H H- 0 - HI HI H l /o ...._c - o - I C- C I \.c _ c - H H H/I \.H 0 I Hdapat terpisah dengan mudah, dan hal ini terjadi Basa /pH\. N - C~ Hberulang kali selama pasangan-pasangan basa Aden in / \. Itersebut melakukan fungsinya di dalam sel. O= C C- C- H \. -f I Untuk menggambarkan perspektif fisik DNA N- C Hyang sesuai pada Gambar 3-6, cukup hanya dengan /\mengangkat kedua ujungnya dan memilinnya HHmenjadi sebuah heliks. Sepuluh pasang nukleotidadapat terlihat pada setiap putaran penuh heliks di Tim indalam molekul DNA, seperti diperlihatkan oleh HGambar 3-2. \. Gambar 3-3 Blok bangunan dasar DNA. N- H / N= C / \. o= c c- H \ N- C.// /\ HH Guanin Sitosin Purin Pirimidin28 •

Bab 3 Pengaturan Genetik Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel I I Kode DNA dalam Inti Sel Ditransfer ke I I Kode RNA dalam Sitoplasma Set-Proses I I Transkripsi A T Oleh karena DNA terletak dalam inti sel, namun sebagian besar fungsi sel berlangsung dalam sitoplasma, I I harus tersedia beberapa cara bagi gen DNA inti untuk- P- D- - P- D- mengatur reaksi kimia sitoplasma. Hal ini dicapai melalui perantaraan jenis asam nukleat lain, RNA, yangAsam deoksiadenilik Asam deoksitimidilik pembentukannya diatur oleh DNA inti. Seperti tampak pada Gambar 3-7, kode tersebut ditransfer ke RNA; I I proses ini disebut sebagai transkripsi. RNA selanjutnya I I berdifusi dari nukleus melalui pori-pori nukleus ke dalam I kompartemen sitoplasma, tempat RNA mengatur sintesis cI protein. G I Sintesis RNA I - P- D-- P- D- Selama sintesis RNA berlangsung, kedua untai molekul Asam deoksisitidilik DNA terpisah untuk sementara; salah satu untaiAsam deoksiguanilik digunakan sebagai cetakan untuk sintesis sebuah molekul RNA. Kade triplet dalam DNA tersebut menyebabkanGambar 3-5 Simbol empat nukleotida yang bergabung pembentukan kode triplet komplementer (disebut kodon) pada RNA; kodon ini selanjutnya akan mengatur urutanmembentuk DNA. Masing-masing nukleotida mengandung asam asam amino dalam sebuah protein yang akan disintesis di dalam sitoplasma sel.fosfat (P), deoksiribosa (D), dan satu dari empat basa nukleotida: A.adenin; T, timin; G, guanin; dan C, sitosin. Blok Bangunan Dasar RNA. Blok bangunan dasar RNA hampir sama dengan DNA, kecuali pada dua ha!. Pertama, Kode genetik terdiri atas \"triplet\" basa yang berurutan- gula deoksiribosa tidak digunakan dalam pembentukanartinya, setiap tiga basa berurutan tersebut adalah sebuahkata kode. Triplet yang berurutan tersebut akhirnyamengatur urutan asam amino dalam sebuah molekulprotein yang akan disintesis di dalam sel. Perhatikan padaGambar 3-6, bahwa untai atas DNA, yang dibaca dari kirike kanan, memiliki kode genetik GGC, AGA, CTT, clantriplet tersebut dipisahkan satu sama lain oleh anak panah.Bila kita mengikuti kode genetik pada Gambar 3-7 clan 3-8,kita akan melihat bahwa ketiga triplet berurutan tersebutbertanggung jawab terhadap penempatan tiga asam aminosecara berurutan, prolin, serin, clan asam glutamat, dalamsebuah molekul protein yang baru terbentuk.- d- O- d - O- d - O l d - O- d - O- d - O l d - O- d - O- d - O- d - Gambar 3-6 Susunan nukleotida deoksiribosa dalam 1I I I I I I I I DNA untai ganda. 9 9 ) v9 v) 1 1 IIIIIIIII IIIIIIIII IIIIIIIII CCGT CTGAA IIIIIIIII-P- D-P- D- P- D i P- D-P- D-P- D~ P- D-P- D-P- D- Rantai DNA Gambar 3-7 Gabungan nukleotida ribosa dengan satu untai DNA untuk membentuk molekul- O- d - O- d - O- d - O- d - O- d - O- d - O- d - O- d - O- d - RNA yang membawa kode genetik dari gen ke sitoplasma. Enzim RNA polimerase bergerak1I I vI I vI I I I menyusun untai DNA dan membentuk molekul88 8 8 1 RNA. ~ l I\ I \ -+- I\ I\ I \~CC GU CU GIII IIII \,.P-R-P-R-P-R-P-R-P-R-P-R-P-R V/ f \"\. TrifosfatMolekul RNA JP Vl pv RNA polimeraseulcI cI GI I uI cI I GI AI AI Gambar 3-8 Bagian dari molekul RNA, menunjukkan~ iP- R- P- R- P- R P- R- P- R- P- R P- R- P- R- P- R- tiga \"kodon\"RNA-CCG, UCU, dan GAA-yang mengaturProlin Serin Asam glutamat perlekatan ketiga asam amino prolin, serin, dan asam glutamat secara berurutan, ke rantai RNA yang terbentuk. 29

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Set dan Umum akan menambahkan sebuah nukleotida RNA yang baru teraktivasi pada bagian akhir rantai RNA yang baruRNA. Tempatnya digunakan oleh gula lain yang sedikit terbentuk melalui langkah-langkah berikut ini.berbeda komposisinya, yaitu ribosa, yang mengandungion hidroksil tambahan yang menempel pada struktur a. Pertama, RNA polimerase menyebabkan sebuahcincin ribosa. Kedua, timin diganti oleh pirimidin lain, ikatan hidrogen terbentuk di antara ujung basaurasil. untai DNA dan basa sebuah nukleotida RNA dalam nukleoplasma. Pembentukan Nukleotida RNA. Blok bangunan dasarRNA membentuk nukleotida RNA, dengan cara yang sama b. Kemudian, satu persatu, RNA polimerase akanseperti yang dijelaskan sebelumnya untuk sintesis DNA. memisahkan dua dari tiga radikal fosfat dari tiapDi sini, sekali lagi, empat nukleotida berbeda digunakan nukleotida RNA ini, clan membebaskan sejumlahdalam pembentukan RNA. Nukleotida ini mengandung besar energi akibat pemecahan ikatan fosfatbasa adenin, guanin, sitosin clan urasil. Perhatikan bahwa berenergi tinggi; energi ini digunakan untukbasa-basa ini adalah basa yang sama dalam DNA kecuali membentuk ikatan kovalen dari fosfat yang tertinggalurasil dalam RNA menggantikan timin dalam DNA. pada nukleotida dengan ribosa pada bagian ujung dari rantai RNA yang sedang terbentuk. \"Pengaktifan\" Nukleotida RNA. Langkah selanjutnyadalam proses sintesis RNA adalah \"pengaktifan\" nukleotida c. Saat RNA polimerase mencapai ujung gen DNA,RNA oleh suatu enzim, RNA polimerase. Hal ini terjadi RNA polimerase akan bertemu dengan sebuahdengan menambahkan dua radikal fosfat tambahan pada rangkaian nukleotida DNA baru yang dinamakantiap nukleotida tersebut untuk membentuk trifosfat rangkaian pemutus rantai; rangkaian ini akan(diperlihatkan pada Gambar 3-7 oleh kedua nukleotida menyebabkan polimerase dan rantai RNA yangRNA di sisi paling kanan selama pembentukan rantai baru terbentuk memisahkan diri dari untai DNA.RNA). Kedua fosfat terakhir terhubung dengan nukleotida Kemudian polimerase dapat digunakan kembalioleh ikatan fosfat berenergi-tinggi yang diperoleh dari berulang kali untuk membentuk kembali rantai RNAATP dalam sel. yang baru. Hasil proses pengaktifan ini adalah tersedianya d. Sewaktu untai RNA yang baru itu terbentuk,sejumlah besar energi ATP untuk tiap nukleotida, clan ikatan hidrogennya yang lemah terlepas darienergi ini digunakan untuk meningkatkan reaksi kimia cetakan DNA, karena DNA mempunyai afinitasyang menambah setiap nukleotida RNA baru pada bagian tinggi untuk berikatan kembali dengan untai DNAuj ung rantai RNA yang sedang terbentuk . komplementernya sendiri. Jadi, rantai RNA didesak menjauh dari DNA dan dilepaskan ke dalamPerakitan Rantai RNA dari Nukleotida yang nukleoplasma.Diaktifkan dengan Menggunakan Untai DNASebagai Cetakan-Proses \"Transkripsi\" Jadi, kode yang terdapat pada untai DNA akhirnya dihantarkan dalam bentuk komplementer ke rantai RNA.Perakitan molekul RNA dicapai dengan cara seperti yang Basa nukleotida ribosa selalu bergabung dengan basaditunjukkan oleh Garnbar 3-7 di bawah pengaruh suatu deoksiribosa dalam kombinasi berikut ini.enzim, RNA polimerase. Enzim ini merupakan enzimprotein besar yang mempunyai banyak fungsi, yang Basa DNA Basa RNAdibutuhkan untuk pembentukan molekul RNA. Prosesnyaadalah sebagai berikut. guanin .. . .. .. .. ... .. . .. .. .. . .. .... ... . ... .. .. ... .. . .... ... sitosin1. Pada untai DNA tepat di depan gen awal, dijumpai sitosin gua nin serangkaian nukleotida yang disebut sebagai promotor. RNA polimerase mempunyai struktur komplementer adenin ... . ........ .. ... ...... ... .. .. .. .. ......... . .... .. .. urasil yang sesuai, yang dapat mengenali promotor tersebut, clan kemudian melekat padanya. Langkah ini adalah timin ........ . . ........ . ........ .................. ... . .. . adenin langkah yang penting untuk mengawali pembentukan molekul RNA. Empat jenis RNA yang Berbeda. Setiap jenis RNA memiliki peran mandiri dan sangat berbeda dalam2. Setelah RNA polimerase tersebut melekat pada pembentukan protein: promotor, RNA polimerase menyebabkan terbukanya sekitar dua putaran heliks DNA dan memisahkan 1. RNA caraka (mRNA), membawa kode genetik kedua bagian untaian yang terbuka tersebut. ke sitoplasma untuk mengatur tipe protein yang dibentuk.3. Kemudian polimerase bergerak sepanjang untai DNA, dan untuk sementara membuka dan memisahkan kedua 2. RNA transfer (tRNA), mengangkut asam amino aktif untai DNA pada setiap tahap pergerakannya. Seiring ke ribosom untuk digunakan dalam perakitan molekul dengan pergerakannya, pada setiap tahapnya polimerase protein.30

Bab 3 Pengaturan Genetik Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel3. RNA ribosom, bersama dengan sekitar 75 protein yang untuk 22 asam amino yang umumnya ditemukan dalam berbeda membentuk ribosom, struktur fisik, clan kimia molekul protein. Perhatikan bahwa sebagian besar asam tempat perakitan molekul protein yang sesungguhnya. amino diwakili oleh lebih dari satu kodon; juga, satu kodon mewakili sinyal \"awal pembentukan molekul protein\" clan4. RNA mikro (miRNA), merupakan molekul RNA untai tiga kodon mewakili \"stop pembentukan molekul protein'.' tunggal yang tersusun atas 21 hingga 23 nukleotida Dalam Tabel 3-1, kedua jenis kodon ini disebut sebagai CI yang dapat mengatur transkripsi clan translasi gen. untuk \"pemulai-rantai\" clan CT untuk \"pengakhir-rantai:'RNA Caraka-Kodon RNA Transfer-AntikodonMolekul mRNA merupakan untai tunggal RNA yang Jenis RNA lain yang memainkan peran penting dalampanjang, mengapung di dalam sitoplasma. Molekul- sintesis protein disebut sebagai tRNA, karena RNAmolekul ini tersusun atas beberapa ratus sampai beberapa tersebut mengangkut molekul-molekul asam amino keribu nukleotida RNA dalam untai yang tidak berpasangan, molekul protein sewaktu protein sedang disintesis. Tiapclan mengandung kodon yang tepat melengkapi kode jenis tRNA bergabung secara spesifik dengan 1 dari 20triplet gen DNA. Gambar 3-8 menunjukkan segmen asam amino yang akan digabungkan menjadi protein.kecil dari sebuah molekul RNA caraka. Kodonnya adalah tRNA kemudian bertindak sebagai suatupengangkutuntukCCG, UCU, clan GAA. Ketiganya adalah kodon untuk mengangkut jenis asam amino spesifiknya ke ribosom,asam amino prolin, serin, clan asam glutamat. Transkripsi tempat molekul protein dibentuk. Dalam ribosom, setiapkodon ini dari molekul DNA ke molekul RNA ditunjukkan jenis spesifik RNA transfer akan mengenali suatu kodonoleh Gambar 3-7. tertentu clan mRNA (akan dijelaskan kemudian) clan oleh karenanya, menghantarkan asam amino yang sesuai ke Kodon-Kodon RNA untuk Asam Amino yang tempat yang sesuai di dalam rantai molekul protein yang baru dibentuk.Berbeda. Tabel 3-1 mencantumkan kodon-kodon RNATabet 3-1 Kodon RNA untuk Asam-Asam Amino dan untuk Mulai serta BerhentiAsam Amino RNAKodonAlan in GCU GCC GCA GCGArginin CGU CGC CGA CGG AGA AGGAsparagin AAU AACAsam Aspartat GAU GACSistein UGU UGCAsam Glutamat GAA GAGGlutamin CAA CAGGlisin GGU GGC GGA GGGHistidin CAU CAClsoleusin AUU AUC AUALeusin CUC CUA CUG UUA UUGLisin cuu AAGMetioninFenilalanin AAA uucProtin AUGSerin CCC CCA CCGTreon in uuuTriptofan ucc UCA UCG AGC AGUTi rosin CCUValin ACC ACA ACGMulai (Cl) ucuBerhenti (CT) UAC ACU GUC GUA GUG UGG UAU UAG UGA GUU AUG UAACl, pemulai-rantai; CT, pengakhir-rantai 31

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum bekerja bersama dengan dua jenis RNA lain: tRNA yang mengangkut asam amino ke ribosom untuk digabungkan RNA transfer, yang hanya mengandung sekitar 80 ke dalam molekul protein yang sedang dibentuk,sedangkannukleotida, merupakan suatu molekul yang relatif kecil mRNA menyediakan informasi yang dibutuhkan untukdibandingkan dengan mRNA. RNA transfer merupakan mengurutkan asam amino dalam urutan yang benar, agarsuatu rantai nukleotida yang terlipat, tampak mirip daun setiap jenis protein spesifik dapat terbentuk.semanggi, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3-9.Pada satu ujung molekul selalu terdapat asam adenilat; Jadi, ribosom bekerja sebagai pabrik produksi, tempatasam amino yang diangkut melekat ke gugus hidroksil pembentukan molekul protein.ribosa pada asam adenilat. Pembentu kan Ribosom dalam N ukleolus. Gen DNA Oleh karena tRNA berfungsi untuk menyebabkan untuk pembentukan RNA ribosom terletak dalam limaperlekatan asam amino spesifik sebuah rantai protein pasang kromosom dalam nukleus, dan setiap kromosomyang sedang dibentuk, sangat penting bahwa setiap ini mengandung banyak duplikat dari gen-gen tersebutjenis tRNA juga memiliki spesifisitas terhadap kodon karena RNA ribosom dibutuhkan dalam jumlah besartertentu dalam mRNA. Kode spesifik dalam tRNA yang untuk fungsi sel.memungkinkannya mengenali kodon tertentu, adalahsekali lagi merupakan suatu triplet basa nukleotida dan Sewaktu RNA ribosom dibentuk, RNA ribosom akandisebut sebagai antikodon. Antikodon ini terletak kurang berkumpul di dalam nukleolus, suatu struktur khusus yanglebih pada bagian tengah molekul tRNA (pada bagian terletak berdekatan dengan kromosom.Bila sejumlah besarbawah konfigurasi daun semanggi, yang ditunjukkan oleh RNA ribosom sedang disintesis, seperti yang terjadi dalamGambar 3-9) . Selama pembentukan molekul protein, sel yang menyintesis sejumlah besar protein, nukleolusbasa antikodon berikatan secara longgar melalui ikatan merupakan suatu struktur yang besar, sedangkan pada selhidrogen yang berikatan dengan basa kodon pada mRNA. yang hanya sedikit menyintesis protein, nukleolus bahkanDengan cara ini tiap asam amino diurutkan satu persatu mungkin tidak terlihat. RNA ribosom secara khususdi sepanjang rantai mRNA, sehingga menghasilkan suatu diolah di dalam nukleolus, tempat RNA ribosom berikatanrangkaian asam amino yang sesuai dalam molekul protein dengan \"protein ribosom\" untuk membentuk produkyang baru terbentuk. kondensasi granular yang merupakan subunit primordial ribosom. Subunit-subunit ini kemudian dilepaskan dariRNA Ribosom nukleolus dan diangkut melalui pori-pori besar selubung nukleolus ke hampir seluruh bagian sitoplasma. SetelahRNA jenis ketiga yang terdapat di dalam sel adalah RNA subunit masuk ke sitoplasma, subunit tersebut dirakitribosom; yang mencakup kira-kira 60 persen dari ribosom. untuk membentuk ribosom fungsional yang matang.Sisa ribosom merupakan protein, yang mencakup kira- Oleh karena itu, protein dibentuk di dalam sitoplasmakira 75 persen jenis protein yang merupakan protein sel, dan bukan dalam nukleus sel, karena nukleus tidakstruktural dan enzim yang diperlukan pada pembentukan mengandung ribosom yang matang.molekul-molekul protein. RNA Mikro Ribosom merupakan suatu struktur fisik dalamsitoplasma, tempat sintesis molekul protein yang Jenis keempat RNA dalam sel adalah miRNA. miRNAsesungguhnya. Akan tetapi, RNA ribosom selalu adalah pecahan untai tunggal RNA yang pendek (21 hingga 23 nukleotida) yang mengatur ekspresi gen (Gambar Pembentukan protein 3-10). miRNA dikode dari DNA gen yang ditranskripsi, namun tidak ditranslasi menjadi protein dan karena Fenilalanin itu sering disebut RNA noncoding. miRNA diproses oleh sel menjadi molekul komplementer untuk mRNAKodon awal dan bekerja menurunkan ekspresi gen. Pembentukan miRNA melibatkan pengolahan khusus RNA prekursor Ai bosom Caraka Ai bosom primer yang lebih panjang yang disebut pri-miRNA, yang merupakan salinan utama gen. pri-miRNA kemudian Pergerakan RNA diproses dalam nukleus sel oleh kompleks mikroprosesor menjadi pra-miRNA, yang merupakan struktur batang-Gambar 3-9 Sebuah untai RNA caraka bergerak melalui dua lengkungan terdiri atas 70 nukleotida. pra-miRNAribosom. Sewaktu setiap \"kodon\" melewatinya, sebua h asam kemudian diproses lebih lanjut di sitoplasma oleh enzimamino ditambahkan pada rantai protein yang sedang dibentuk, pemotong spesifik yang membantu merakit sebuah RNA-yang ditunjukkan oleh lengan ribosom sebelah kanan. Molekul induced silencing complex (RISC) dan menghasilkanRNA transfer mengangkut setiap asam amino spesifik ke protein miRNA.yang baru dibentuk. RNA mikro (miRNA) mengatur ekspresi gen dengan berikatan dengan daerah komplementer RNA dan mendorong terjadinya penekanan translasi atau degradasi mRNA sebelum dapat ditranslasi oleh ribosom. miRNA32

Bab 3 Pengaturan Genetik Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel I i r---:;;anskripsi digunakan untuk memblok translasi mRNA apapun I pri-miRNA dan dengan demikian memblok ekspresi gen yang I Pri-miRNA urutan nukleotidanya diketahui. Beberapa peneliti telah I mengusulkan bahwa siRNA dapat menjadi alat terapiI Kompleks yang berguna untuk menghilangkan gen yang berperanI • mikroprosesor pada patofisiologi penyakit.II --Pemrosesan Pembentukan Protein pada Ribosom-ProsesI pra-miRNA \"Translasi\"II Enzim menjadi Sewaktu sebuah molekul RNA caraka berkontak denganI sebuah ribosom, RNA caraka berjalan di sepanjangI pemotong salinan-salinan ribosom, mulai dari ujung molekul RNA yang telahI ditentukan sebelumnya, yang ditetapkan oleh urutan basaI r--.., kecil RNA RNA yang sesuai, yang disebut sebagai kodon \"pemulai- rantai'.' Kemudian, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar I Sitoplasma ''~....,, 111(••)111)11 3-9, ketika RNA caraka berjalan di sepanjang ribosom, \ I sebuah molekul protein dibentuk-sebuah proses yang RISC disebut translasi. Jadi, ribosom membaca kodon RNA \ tI caraka dengan cara yang lebih kurang sama seperti sebuah \ pita kaset yang \"dibaca\" sewaktu pita melewati kepala pemutar sebuah tape recorder. Kemudian, bila sebuah \ kodon \"berhenti\" (atau \"pengakhir-rantai\") masuk ke dalam ribosom, bagian akhir molekul protein disinyalkan \ dan molekul protein dilepaskan ke dalam sitoplasma. i Poliribosom. Sebuah molekul RNA caraka tunggal dapat membentuk molekul protein dalam beberapaDegradasi mRNA Penekanan translasi ribosom pada saat yang bersamaan karena bagian awal dari ujung untai RNA dapat masuk ke ribosom berikutnyaGambar 3-10 Pengaturan ekspresi gen oleh RNA mikro (mi RNA). setelah meninggalkan ribosom yang pertama, sepertimi RNA primer (pri-miRNA), salinan utama dari gen di proses dalam yang ditunjukkan oleh bagian kiri bawah Gambar 3-9 dannukleus sel oleh kompleks mikroprosesor menjadi pra-miRNA. Gambar 3-11. Molekul-molekul protein berada dalampra-miRNA kemudian diproses lebih lanjut dalam sitoplasma tahap perkembangan yang berbeda di setiap ribosom.oleh enzim pemotong yang membantu merakit sebuah RNA- Akibatnya, sering terbentuk kelompok-kelompokinduced silencing complex (RISC) dan menghasilkan miRNA. ribosom, 3 sampai 10 ribosom melekat pada satu RNAmiRNA mengatur ekspresi gen dengan berikatan dengan daerah caraka pada waktu yang bersamaan. Kumpulan ini disebutkomplementer RNA dan menekan translasi atau mendorong poliribosom.degradasi mRNA sebelum dapat ditranslasi oleh ribosom. Sangat penting untuk diperhatikan bahwa sebuah RNAdiyakini memainkan peran penting dalam pengaturan caraka dapat menyebabkan pembentukan molekul proteinnormal fungsi sel, dan perubahan dalam fungsi miRNA dalam ribosom apa pun; artinya tidak ada spesifisitastelah dikaitkan dengan berbagai penyakit seperti kanker ribosom untuk tiap jenis protein. Ribosom secara fisikdan penyakit jantung. hanya merupakan suatu pabrik produksi, tempat reaksi kimia terjadi. Jenis RNA mikro lain adalah small interfering RNA(siRNA), juga disebut silencing RNA atau short interfering Banyak Ribosom Melekat pada RetikulumRNA. siRNA merupakan molekul RNA untai ganda yang Endoplasma. Di Bab 2, dibahas bahwa banyak ribosompendek, 20 sampai 25 nukleotida, yang mengganggu melekat pada retikulum endoplasma. Keadaan ini terjadiekspresi gen tertentu. siRNA umumnya mengacu karena bagian pangkal ujung-ujung dari banyak molekulpada miRNA sintetis dan dapat ditambahkan untuk protein yang sedang terbentuk memiliki rangkaian asammenghilangkan ekspresi gen tertentu. siRNA dirancang amino yang langsung melekat pada reseptor spesifikuntuk menghindari pemrosesan nukleus oleh kompleks di retikulum endoplasma; ha! ini akan menyebabkanmikroprosesor, dan setelah siRNA memasuki sitoplasma molekul-molekul ini menembus dinding retikulum dansiRNA mengaktifkan RISC silencing complex, memblok masuk ke dalam matriks retikulum endoplasma. Keadaantranslasi mRNA. Oleh karena siRNA dapat disesuaikan ini menyebabkan penampilan bergranula pada bagianuntuk setiap urutan spesifik dalam gen, siRNA dapat retikulum tersebut tempat protein sedang dibentuk dan masuk ke dalam matriks retikulum. Gambar 3-11 menunjukkan hubungan fungsional RNA caraka dengan ribosom dan cara ribosom melekat 33

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan UmumGambar 3-11 Struktur fisik dan RNA transferhubungan fungsional riboso mdengan RNA cara ka, RNA transfer,dan retikulum endoplasma padapembentukan molekul protein.{Sumbangsih Dr. Don W. Fawcett,Montana .) Asam aminopada membran retikulum endoplasma. Perhatikan adenosin monofosfat dengan asam amino, sehinggabahwa proses translasi terjadi pada beberapa ribosom melepaskan dua ikatan fosfat berenergi tinggi pada prosesdalam waktu yang sama sebagai respons terhadap rantai tersebut. (2) Asam amino yang telah diaktifkan tersebut,RNA caraka yang sama. Perhatikan juga bahwa rantai yang memiliki kelebihan energi, kemudian bergabungpolipeptida (protein) yang baru terbentuk menembus dengan RNA transfernya yang spesifik untuk membentukmembran retikulum endoplasma clan masuk ke dalam suatu kompleks asam amino-tRNA dan, pada waktumatriks endoplasma. yang sama, melepaskan adenosin monofosfat, (3) RNA transfer yang membawa kompleks asam amino kemudian Namun, perlu juga diperhatikan bahwa kecuali berkontak dengan molekul RNA caraka di dalam ribosom,di sel kelenjar tempat dibentuknya sejumlah besar tempat antikodon RNA transfer melekat sementara padavesikel sekretori yang mengandung protein, sebagian kodon spesifiknya di RNA caraka clan dengan demikianbesar protein yang disintesis oleh ribosom dilepaskan merangkai asam amino dengan urutan yang tepat untuklangsung ke dalam sitosol clan bukan ke dalam retikulum membentuk satu molekul protein. Kemudian, di bawahendoplasma. Protein-protein ini adalah enzim clan protein pengaruh enzim peptidil transferase (salah satu proteinstruktural internal sel. dalam ribosom), ikatan peptida terbentuk antara asam- asam amino yang berurutan, sehingga secara bertahap Langkah-Langkah Reaksi Kimia pada Sintesis makin menambah panjang rantai protein. Peristiwa kimiaProtein. Beberapa peristiwa kimiawi yang terjadi pada ini membutuhkan energi dari dua ikatan fosfat berenergi-sintesis molekul protein ditunjukkan oleh Gambar 3-12. tinggi tambahan, sehingga secara total empat ikatanGambar ini menunjukkan reaksi yang mewakili tiga berenergi-tinggi digunakan untuk setiap asam aminoasam ami no yang berbeda, AA1, AA2, clan AA20• Tahapan yang ditambahkan ke rantai protein. Jadi, sintesis proteinreaksinya adalah sebagai berikut. (1) Setiap asam amino merupakan salah satu proses yang paling membutuhkan energi di dalam sel.diaktifkan oleh suatu proses kimia yang menggabungkanATP denganasam amino untuk membentuksuatukompleksGambar 3-12 Peristiwa kimia pada pembentukan sebuah Asam amino A+A1 A+A2 AA+ 20molekul protein. r r rATP ATP ATP Asam amino teraktivasi AMP AA1 AMP AA2 AMP AA20 + + + rtRNA1 rtRNA2 rtRNA20 Kompleks Asil amino RNA tRNA1 AA1 tRNA2 AA2 tRNA20 \,,,;+!~~~~~--v+--~~~~-+-~ r r r r r r rGCC UGU AAU CAU CGU AUG GUU RNA caraka GCC UGU AAU CAU CG U AU G GUU Kompleks antara tRNA, I RNA caraka, dan asam amino izi izi izi izi izi izi izi .J> )> )> \"'<<DD)))r>>>GTP\"\")))''r>>>GTP\"..JJ)r'>I>>GTP\"\"00)))''rI>>>GT \"' \"' )> )> )> .J> )> )> \"' \"' r GTP r GTPr GTP P Rantai protein34

Bab 3 Pengat uran Genetik Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel Pembentukan lkatan Peptida. Asam-asam amino sel hingga pembentukan protein dalam sitoplasma.yang berurutan dalam rantai protein akan bergabung satu Pengaturan ekspresi gen memberikan semua organismesama lain menurut reaksi yang khas: hidup kemampuan untuk berespons terhadap berbagai perubahan di lingkungannya. Pada hewan dengan berbagai Pada reaksi kimia ini, satu radikal hidroksil (OH-) jenis sel, jaringan, clan organ, pengaturan diferensiasidilepas dari gugus COOH asam amino pertama clan satu ekspresi gen juga memungkinkan banyak jenis sel yanghidrogen (H+) dari gugus NH asam amino yang lain berbeda dalam tubuh untuk melakukan fungsi khususnya. Meskipun miosit jantung mengandung kode genetik yang 2 sama dengan sel epitel tubulus ginjal, banyak gen yang diekspresikan dalam sel jantung yang tidak diekspresikandilepas. Keduanya bergabung membentuk air, clan kedua dalam sel tubulus ginjal. Ukuran utama dari \"ekspresi\" gentempat yang ditinggalkan pada kedua asam amino tersebut adalah apakah (clan berapa banyak) produk gen (protein) yang dihasilkan karena protein melaksanakan fungsi selNHz 0 HR yang ditentukan oleh gen. Pengaturan ekspresi gen dapat terjadi pada setiap titik di jalur transkripsi, pemrosesanI II II RNA, clan translasi.R - C - C - OH + H - N - C - COOH - Promotor Mengendalikan Ekspresi Gen. Sintesis protein sel adalah sebuah proses kompleks yang dimulai NH2 0 H R dengan transkripsi DNA menjadi RNA. Transkripsi I II I I DNA dikendalikan oleh unsur-unsur pengaturan yang ditemukan dalam promotor sebuah gen (Gambar 3-13). R - C - C - N - C - COOH + HzO Pada eukariota, yang mencakup semua mamalia, promotor basal terdiri atas urutan tujuh basa (TATAAAA) yangberikatan satu sama lain, sehingga menghasilkan sebuah disebut kotak TATA, tempat berikatan untuk proteinmolekul tunggal. Proses ini disebut pembentukan ikatan TATA-ikatan (TATA-bindingprotein) (TBP) clan beberapapeptida. Setiap kali asam amino tambahan ditambahkan, faktor transkripsi penting lain yang secara kolektif disebutsebuah ikatan peptida tambahan akan terbentuk. sebagai faktor transkripsi kompleks !JD. Selain faktor transkripsi kompleks IID, pada area ini faktor transkripsi Sintesis Zat-Zat Lain dalam Sel IIB berikatan dengan kedua untai DNA clan RNA polimerase 2 untuk mambantu transkripsi DNA menjadiBeribu-ribu enzim protein yang dibentuk melalui cara RNA. Promotor basal ini ditemukan dalam semua genyang baru dijelaskan, pada dasarnya mengatur semua penyandi protein clan polimerase harus berikatan denganreaksi kimia lain yang terjadi dalam sel. Enzim-enzim ini promotor basal sebelum dapat memulai perjalanan dimeningkatkan sintesis lipid, glikogen, purin, pirimidin, sepanjang untai DNA untuk menyintesis RNA. Promotorclan beratus-ratus zat lain. Kita mendiskusikan banyak hulu terletak lebih jauh sebelum tempat dimulainyaproses sintesis ini dalam kaitannya dengan metabolisme transkripsi clan berisi beberapa tempat ikatan untuk faktorkarbohidrat, lipid, clan protein di Bab 67 sampai 69. Melalui transkripsi positif atau negatif yang dapat memengaruhisemua zat ini, banyak fungsi sel dapat berlangsung. transkripsi melalui interaksi dengan protein yang terikat Pengaturan Fungsi Gen dan Aktivitas KromatinBagian hulu Biokimiawi dalam Sel .r;(ff;;l ..,terkondens.a-s~~i~,,t[,J',J Isolator Mm\WDari pembahasan kita sejauh ini, sudah jelas bahwa gen Pi.:'.,-.:.~'Vmengendalikan fungsi fisik clan kimiawi sel. Akan tetapi, Pen ,•.·.··~.~:~» ~·~•! ,tingkat aktivitas gen tersebut juga harus diatur; bila tidak, 9Uatbeberapa bagian dari sel dapat tumbuh berlebihan ataubeberapa reaksi kimia dapat bekerja berlebihan sampai Penghambat transkripsmembunuh sel itu sendiri. Tiap sel memiliki mekanismepengaturan umpan balik internal yang kuat, yang r.;mempertahankan berbagai operasi fungsional sel tetap ~ Faktorsejalan satu sama lain. Untuk setiap gen (sekitar 30.000 RNA polimerase 2gen secara keseluruhan), terdapat paling sedikit sebuah \4a·.~~mekanisme umpan balik. Elemen promotor -~--­ Pada dasarnya ada dua cara pengendalian aktivitas proksimal Promotor basabiokimiawi di dalam sel: (1) Pengaturan genetik, yangdengan sendirinya mengendalikan tingkat aktivitas clan Gambar 3-13 Transkripsi gen dalam sel eukariotik. Sebuahpembentukan produk gen, clan (2) Pengaturan enzim, susunan kompleks dari beberapa bagian penguat berkumpulyang mengendalikan tingkat aktivitas enzim yang sudah dengan diselingi oleh insulator, yang dapat terletak ba ik sebelumterbentuk di dalam sel. maupun setelah promoter basal yang mengand ung kotak TATA (TATA), unsur promoter proksimal (elemen respons, RE), danPengaturan Genetik urutan inisiator {INR).Pengaturan genetik, atau pengaturan ekspresi gen, meliputi 35seluruh proses, dari transkripsi kode genetik dalam inti

Unit I Pengantar Fisio/ogi: Fisio/ogi Se/ dan Umum 4. Pada sel-sel yang berinti, DNA inti dikemas dalam unit struktural yang spesifik, kromosom. Dalam setiappada promotor basal. Struktur dan tempat ikatan faktor kromosom, DNA dililit di sekitar protein kecil yangtranskripsi di promotor hulu bervariasi pada setiap gen disebut histon, yang selanjutnya diikat dengan kuatsehingga menghasilkan pola ekspresi gen yang berbeda bersama-sama menjadi padat oleh protein lain. Selamadalam jaringan yang berbeda. DNA berada dalam keadaan padat, DNA tidak dapat bekerja untuk membentuk RNA. Akan tetapi, berbagai Transkripsi gen pada eukariota juga dipengaruhi oleh mekanisme pengendalian mulai ditemukan, yang dapatpenguat, yang merupakan area DNA yang dapat berikatan menyebabkan beberapa area kromosom mengalamidengan faktor transkripsi. Penguat dapat terletak pada penguraian pada suatu waktu sehingga transkripsijarak yang sangat jauh dari gen yang dipengaruhi atau RNA sebagian dapat berlangsung. Meskipun demikian,bahkan pada kromosom yang berbeda. Penguat juga dapat \"faktor transkripsi\" spesifik akan mengendalikanditemukan baik sebelum maupun setelah gen yang diatur. kecepatan transkripsi melalui promotor dalamMeskipun penguat dapat terletak pada jarak yang sangat kromosom. Jadi, terdapat pengendalian pada tingkatjauh dari gen sasarannya, penguat dapat terletak relatif yang lebih tinggi yang digunakan untuk menghasilkandekat dari gen sasarannya ketika DNA dalam keadaan fungsi sel yang sesuai. Selain itu, sinyal-sinyal daribergelung dalam nukleus. Diperkirakan terdapat 110.000 luar sel, seperti beberapa hormon tubuh, dapaturutan gen penguat dalam genom manusia. mengaktifkan area kromosom spesifik dan faktor transkripsi spesifik, sehingga dapat mengendalikan Dalam susunan kromosom, adalah penting untuk mesin kimiawi untuk fungsi sel.memisahkan gen aktif yang sedang ditranskripsi dari genyang ditekan. Hal ini dapat menjadi sulit karena beberapa Oleh karena terdapat lebih dari 30.000 gen yang berbedagen mungkin terletak berdekatan pada kromosom. Hal di dalam setiap sel manusia, maka tidak mengherankanini dicapai dengan insulator kromosom. Insulator ini bila ditemukan sejumlah besar cara pengaturan aktivitasmerupakan urutan gen yang menghasilkan penghalang genetik. Sistem pengaturan gen sangat penting untuksehingga gen tertentu diisolasi terhadap pengaruh mengendalikan konsentrasi asam amino intrasel, turunantranskripsi gen sekitarnya.Insulator dapat sangat bervariasi asam amino, dan substrat antara serta produk metabolismedalam urutan DNA-nya dan dalam protein yang berikatan karbohidrat, lipid, dan protein.dengan mereka. Salah satu cara kegiatan insulator dapatdiubah adalah dengan metilasi DNA. Ini adalah contoh Pengendalian Fungsi lntraselular melaluiuntuk gen faktor pertumbuhan mirip-insulin 2 (IGF-2) Pengaturan Enzimmamalia. Ale! ibu memiliki insulator antara penguatdan promotor dari gen yang memungkinkan terjadinya Selain pengendalian fungsi sel oleh pengaturan genetik,pengikatan penekan transkripsi. Namun, urutan DNA beberapa aktivitas sel dikendalikan oleh penghambatayah termetilasi sehingga penekan transkripsi tidak dapat atau pengaktif intraselular yang bekerja secara langsungberikatan dengan isolator dan gen IGF-2 diekspresikan pada enzim intraselular spesifik. Jadi, pengaturan enzimdari salinan gen ayah. mewakili kategori kedua dari mekanisme yang mengatur fungsi biokimia sel. Mekanisme lain untuk Pengendalian Transkripsi oleh Penghambatan Enzim. Sebagian zat kimia yangPromotor. Yariasi mekanisme dasar untuk mengendalikan dibentuk di dalam sel mempunyai efek umpan balikpromotor telah ditemukan dengan cepat pada dua dekade langsung dalam menghambat sistem enzim spesifikterakhir ini. Tanpa menjadi terlalu detail, mari kita lihat yang menyintesis zat kimia tersebut. Produk-produkbel:)erapa di antaranya. sintesis tersebut hampir selalu bekerja pada enzim yang terletak pada urutan pertama dari suatu rangkaian, dan1. Sebuah promotor sering dikendalikan oleh faktor bukan pada enzim yang berikutnya, biasanya selalu transkripsi yang terletak di tempat lain dalam genom. berikatan secara langsung dengan enzim tersebut, dan Artinya, gen pengatur menyebabkan pembentukan menyebabkan perubahan bentuk alosterik yang akan sebuah protein pengatur yang selanjutnya bertindak menginaktifkan enzim tersebut. Seseorang dengan mudah sebagai pengaktif atau penekan transkripsi. dapat memahami manfaat proses penginaktifan enzim pertama tersebut: penginaktifan tersebut akan mencegah2. Kadang, banyak promotor yang berbeda dikendalikan penumpukan pembentukan produk-produk antara yang pada waktu yang sama oleh protein pengatur yang tidak berguna. sama. Pada beberapa keadaan, protein pengatur yang sama berfungsi sebagai pengaktif untuk satu promotor Proses penghambatan enzim merupakan sebuah dan sebagai penghambat untuk promotor yang lain. contoh lain dari pengaturan umpan batik negatif, proses ini bertanggung jawab mengatur konsentrasi intraselular3. Beberapa protein tidak dikendalikan pada titik awal berbagai asam amino, purin, pirimidin, vitamin-vitamin, transkripsi di untai DNA tetapi lebih jauh di sepanjang dan zat-zat lainnya. untai. Kadang pengendalian bahkan tidak terjadi pada untai DNA itu sendiri tetapi saat pemrosesan molekul RNA di dalam nukleus sebelum dilepaskan ke dalam sitoplasma; lebih jarang lagi, pengendalian mungkin terjadi pada tahap pembentukan protein di dalam sitoplasma selama translasi RNA oleh ribosom.36

Bab 3 Pengaturan Genetik Sintesis Protein, Fungsi Sel, dan Reproduksi Sel Pengaktifan Enzim. Enzim-enzim yang normalnya Siklus Kehidupan Sel. Siklus kehidupan sel adalahtidak aktif sering dapat diaktifkan bila dibutuhkan. Sebuah periode dari reproduksi sel sampai reproduksi selcontoh dari hal tersebut terjadi saat sebagian besar ATP berikutnya. Bila sel mamalia tidak dihambat dantelah berkurang di dalam sel. Pada keadaan ini, adenosin diproduksi secepat kemampuannya, siklus kehidupan inimonofosfat siklik (cAMP) dalam jumlah bermakna mulai dapat berlangsung sampai sesingkat 10 sampai 30 jam.dibentuk sebagai hasil pemecahan ATP; adanya cAMP ini Siklus kehidupan sel ini dihentikan oleh serangkaianselanjutnya dengan cepat mengaktifkan enzim pemecah kejadian fisik yang khas, yang disebut mitosis, yangglikogen fosforilase, membebaskan molekul glukosa yang menyebabkan pembagian sel menjadi dua sel anak baru.dengan cepat dimetabolisme clan energinya digunakan Peristiwa mitosis ini diperlihatkan oleh Gambar 3-14 clanuntuk mengisi kembali cadangan ATP. Jadi, cAMP bekerja akan dijelaskan kemudian. Akan tetapi, tahap mitosissebagai pengaktif enzim untuk enzim fosforilase clan oleh yang sesungguhnya, berlangsung hanya sekitar 30 menit,karenanya, membantu mengendalikan konsentrasi ATP sehingga lebih dari 95 persen siklus kehidupan sel yangintraselular. bahkan bereproduksi dengan cepat pun diwakili oleh interval di antara mitosis, yang disebut interfase. Sebuah contoh menarik lain mengenai penghambatanenzim clan pengaktifan enzim terjadi pada pembentukan Kecuali pada keadaan khusus reproduksi sel yang cepat,purin clan pirimidin. Zat-zat ini diperlukan sel dalam faktor-faktor penghambat hampir selalu memperlambatjumlah yang kurang lebih sama untuk pembentukan DNA atau menghentikan siklus hidup sel yang tidak terhambat.clan RNA. Bila purin dibentuk, purin menghambat enzim Oleh karena itu, berbagai sel tubuh yang berbedayang dibutuhkan untuk pembentukan purin tambahan. sebenarnya memiliki periode siklus hidup yang bervariasiAkan tetapi, purin tersebut mengaktifkan enzim-enzim dari hanya sekitar 10 jam untuk sel-sel sumsum tulanguntuk pembentukan pirimidin. Sebaliknya, pirimidin yang sangat terangsang, sampai seluruh masa hidup tubuhmenghambat enzimnya sendiri tetapi mengaktifkan enzim manusia untuk sel saraf.purin. Dengan cara ini, terdapat suatu proses berkelanjutanyang saling menunjang antara sistem pembentukan untuk Sentromer Kromosomkedua zat ini, clan menghasilkan jumlah kedua zat yang Membranhampir sama di dalam sel sepanjang waktu. nukleus Ringkasan. Ringkasnya, ada dua metode utama bagi sel Nukleolusuntuk mengendalikan proporsi clan jumlah yang tepat dariberbagai unsur selyangberbeda:(1) mekanisme pengaturan ABgenetik clan (2) mekanisme pengaturan enzim. Gen dapatdiaktifkan atau dihambat clan sistem enzim juga dapatdiaktifkan ataupun dihambat. Mekanisme pengaturanini paling sering berfungsi sebagai sistem pengendalianumpan balik yang secara terus-menerus mengawasikomposisi biokimiawi sel clan membuat perbaikan yangdiperlukan. Tetapi kadang kala, zat yang bukan berasaldari sel (terutama beberapa hormon yang dibahas dalambuku ini) juga mengendalikan reaksi biokimia intraselulardengan mengaktifkan atau menghambat satu atau lebihsistem pengaturan intraselular. Sistem Genetik-DNA juga Mengendalikan Gambar 3-14 Tahap-tahap reproduksi sel A, B, dan C, Profase; Reproduksi Sel D, Prometafase; E. Metafase; F, Anafase; G dan H, Telofase. (Dari Margaret C. Gladbach, milik Mary E. dan Dan Todd, Kansas.)Reproduksi sel merupakan suatu contoh lain dari peranyang dimainkan oleh sistem genetik-DNA di seluruhproses kehidupan. Gen clan mekanisme pengaturannyamenentukan karakteristik pertumbuhan sel, clan jugawaktu atau apakah sel akan membelah diri untukmembentuk sel-sel baru. Dengan cara ini semua sistemgenetik yang penting dapat mengendalikan setiap tahapperkembangan manusia, mulai dari sel tunggal ovum yangsudah dibuahi sampai keseluruhan tubuh yang berfungsi.Jadi, bila ada tema dasar kehidupan, maka tema dasar ituadalah sistem DNA-genetik. 37

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Set dan Umum Perbaikan DNA, \"Koreksi-Cetakan Percobaan\" DNAReproduksi Sel Dimulai dengan Replikasi DNA dan \"Mutasi\". Selama periode sekitar 1 jam di antar; replikasi DNA dan dimulainya mitosis, terdapat suatuSeperti halnya hampir semua peristiwa penting lain masa terjadinya perbaikan aktif, dan \"koreksi cetakandalam sel, reproduksi berawal dalam inti itu sendiri. percobaan\" pada untaian DNA. Artinya, bila adaTahap pertama adalah replikasi {duplikasi) semua DNA di nukleotida DNA yang dipasangkan secara tidak tepatdalam kromosom. Hanya setelah tahap ini dilalui mitosis dengan nukleotida yang terdapat pada untaian asli, suatudapat berlangsung. enzim khusus akan memotong daerah yang cacat tersebut, dan menggantikannya dengan nukleotida komplementer DNA mulai berduplikasi 5 sampai 10 jam sebelum yang tepat. Proses ini dilakukan oleh DNA polimerasemitosis, dan proses ini diselesaikan dalam waktu 4 sampai dan DNA ligase yang sama yang dipakai pada proses8 jam. Hasil akhir dari proses ini adalah dua salinan yang replikasi. Proses perbaikan ini disebut sebagai koreksipersis sama dari semua DNA. Salinan ini selanjutnya cetakan percobaan DNA.menjadi DNA dalam kedua sel anak yang akan terbentuksewaktu mitosis. Setelah replikasi DNA, terdapat periode Oleh karena perbaikan dan koreksi-cetak ini, proses1 sampai 2 jam sebelum mitosis dimulai secara tiba-tiba. transkripsi jarang sekali melakukan kesalahan. TetapiBahkan selama periode ini, perubahan-perubahan awal bila terjadi kesalahan, hal ini disebut sebagai mutasi.yang akan menyebabkan proses mitosis sudah mulai Mutasi menyebabkan pembentukan beberapa proteinberlangsung. abnormal di dalam sel dan bukan pembentukan protein yang dibutuhkan, yang sering kali menyebabkan fungsi Peristiwa Kimiawi dan Fisis pada Replikasi DNA. DNA sel yang abnormal, dan bahkan kadang kala menyebabkandireplikasi dengan cara hampir sama dengan transkripsi kematian sel. Namun, karena ada 30.000 atau lebih genRNA sebagai respons terhadap DNA, kecuali untuk di dalam genom manusia dan bahwa periode dari satubeberapa perbedaan penting: generasi manusia ke generasi lain kira-kira 30 tahun, seseorang akan mendapatkan mutasi sebanyak 10 kali1. Kedua untai DNA di setiap kromosom direplikasi, atau lebih dalam pewarisan genom tersebut dari orang tidak hanya satu untaian saja. tua ke anak. Akan tetapi, karena masih ada perlindungan lebih lanjut, setiap genom manusia diwakili oleh dua set2. Kedua untai heliks DNA seluruhnya direplikasi dari kromosom yang terpisah dengan gen yang hampir identik. ujung-ke-ujung dan bukan hanya beberapa bagian dari Oleh karena itu, satu gen fungsional dari setiap pasang untaian, seperti yang terjadi pada transkripsi RNA . kromosom hampir selalu tersedia untuk anak, walaupun ada mutasi.3. Enzim utama untuk replikasi DNA adalah sebuah kompleks dari berbagai enzim yang disebut DNA Kromosom dan Replikasinya polimerase, yang sebanding dengan RNA polimerase. DNA polimerase melekat dan bergerak sepanjang Heliks DNA dalam nukleus dikemas dalam kromosom. untaian cetakan DNA, sementara enzim lain, DNA Sel manusia mengandung 46 kromosom yang terdiri atas ligase, menyebabkan pengikatan nukleotida DNA 23 pasang. Kebanyakan gen dalam kedua kromosom dari berikutnya satu sama lain, dengan menggunakan ikatan setiap pasang tersebut identik atau hampir identik satu fosfat berenergi tinggi untuk memperkuat perlekatan sama lainnya, sehingga biasanya dianggap bahwa gen yang tersebut. berbeda juga terdapat dalam pasangan, walaupun kadang- kadang pernyataan ini tidak tepat.4. Pembentukan setiap untai DNA baru terjadi secara bersamaan dalam beratus-ratus segmen di sepanjang Selain DNA dalam kromosom terdapat sejumlah besar setiap dua untai heliks sampai seluruh untaian protein, yang terutama tersusun atas banyak molekul direplikasi. Kemudian, bagian akhir subunit tersebut kecil bermuatan positif yang disebut histon. Histon ini digabung bersama-sama oleh enzim DNA ligase. tersusun menjadi inti kecil yang menyerupai kumparan. Segmen kecil setiap heliks DNA dililit secara berurutanS. Setiap untai DNA yang baru dibentuk tetap dilekatkan mengelilingi inti satu persatu. oleh ikatan hidrogen longgar dengan untai DNA asli yang telah digunakan sebagai cetakan. Dengan Inti histon memainkan sebuah peran penting dalam demikian, kedua untai heliks DNA terikat bersama. pengaturan aktivitas DNA karena selama DNA dikemas dengan erat, DNA tidak dapat berfungsi sebagai cetakan6. Karena heliks DNA di setiap kromosom berukuran untuk pembentukan RNA atau replikasi DNA yang sekitar 6 cm panjangnya dan memiliki berjuta-juta baru. Lebih lanjut, beberapa protein pengatur dapat putaran heliks, kedua spiral DNA yang baru dibentuk merenggangkan pengemasan histon terhadap DNA dan tidak mungkin terurai satu sama lain bila tidak memungkinkan segmen-segmen kecil membentuk RNA menggunakan mekanisme khusus. Penguraian ini dapat pada suatu waktu. dicapai oleh enzim yang secara periodik memotong setiap heliks di sepanjang keseluruhannya, memutar Beberapa protein nonhiston jugamerupakankomponen setiap segmen sehingga cukup untuk menyebabkan utama kromosom, yang berfungsi baik sebagai protein pemisahan, dan kemudian menyambung kembali struktural kromosom dan, dalam hubungannya dengan heliks tersebut. Jadi, kedua heliks yang baru dibentuk menjadi terurai.38

Bab 3 Pengat uran Geneti k Sintesis Protein, Fu ngsi Sel, dan Reproduksi Selmesin pengatur genetik, sebagai pengaktif, penghambat, mikrotubulus dari aster melekat pada kromatid diclan enzim. sentromer, tempat kromatid yang berpasangan masih berikatan satu sama lain; tubulus kemudian menarik satu Seluruh proses replikasi kromosom terjadi selama kromatid dari setiap pasang kromatid menuju satu kutubbeberapa menit berikutnya setelah replikasi untai heliks sel clan pasangannya menuju kutub yang berlawanan.DNA selesai; heliks DNA yang baru mengumpulkanmolekul-molekul protein baru yang dibutuhkan. Kedua Metafase. Selama metafase (lihat Gambar 3-14E),kromosom yang baru terbentuk tetap melekat satu sama kedua aster dari aparatus mitosis akan didorong lebihlain (sampai waktu mitosis) pada tempat yang disebut jauh lagi. Keadaan ini diyakini terjadi karena duri-durisentromer, yang terletak di dekat pusatnya. Kromosom mikrotubulus dari kedua aster, di tempat duri-duriyang sudah mengalami duplikasi walau masih melekat ini tersebut saling terkait satu sama lain untuk membentukdisebut sebagai kromatid. gelendong mitosis, sebenarnya saling mendorong menjauhi satu sama lain. Ada alasan untuk mempercayaiMitosis Sel bahwa molekul-molekul kecil protein kontraktil yang disebut \"penggerak molekuler'; yang mungkin tersusunProses pemisahan sel menjadi dua sel baru disebut sebagai atas protein otot aktin, memanjang di antara dua durimitosis. Begitu kromosom telah bereplikasi membentuk yang berurutan clan, dengan menggunakan kerja bertahapdua kromatid, di banyak sel, mitosis akan terjadi secara seperti di otot, secara aktif menggeser duri ke arah yangotomatis dalam waktu 1 sampai 2 jam. berlawanan satu sama lain. Secara bersamaan, kromatid ditarik dengan kuat oleh mikrotubulus ke bagian pusat sel, Aparatus Mitosis: Fungsi Sentriol. Salah satu peristiwa berbaris untuk membentuk lempeng ekuatorial gelendongawal dari proses mitosis yang terjadi pada sitoplasma, mitosis.terjadi selama bagian akhir dari interfase, di dalam ataudi sekeliling struktur-struktur kecil yang disebut sebagai Anafase. Pada fase ini (lihat Gambar 3-14F), keduasentriol. Seperti yang diperlihatkan oleh Gambar 3-14, kromatid dari setiap kromosom ditarik terpisah padadua pasang sentriol terletak berdekatan satu sama lain sentromer. Semua 46 pasang kromatid dipisahkan,dekat salah satu kutub nukleus. Sentriol ini, seperti membentuk dua set 46 kromosom anak yang terpisah.DNA clan kromosom, juga direplikasi selama interfase, Salah satu set ini ditarik menuju satu aster mitotik clan setbiasanya segera sebelum replikasi DNA. Setiap sentriol lain menuju aster yang lain sewaktu kedua kutub sel yangadalah suatu badan silindris kecil, dengan panjang sekitar membelah didorong menjauh.0,4 µm clan berdiameter sekitar 0,15 µm, yang terutamaterdiri atas sembilan struktur tubulus paralel, clan tersusun Telofase. Pada telofase (lihat Gambar 3-14G clan H),membentuk suatu silinder. Kedua sentriol dari setiap kedua set kromosom anak ditarik menjauh sepenuhnya.pasang kromosom terletak tegak lurus satu sama lain. Kemudian aparatus mitosis menghilang, clan sebuahSetiap pasang sentriol, bersama dengan materi perisentriol membran nukleus yang baru terbentuk di sekitar setiapyang melekat, disebut sebagai sentrosom. set kromosom. Membran ini dibentuk dari bagian retikulum endoplasma yang sudah terdapat di dalam Segera sebelum mitosis berlangsung, kedua pasang sitoplasma. Segera setelah itu, sel akan terjepit padasentriol mulai bergerak menjauhi satu sama lain. Hal ini bagian pertengahan di antara kedua nukleus. Prosesdisebabkan oleh polimerasi protein mikrotubulus yang ini disebabkan oleh terbentuknya cincin kontraktiltumbuh di antara kedua pasangan sentriol clan mendorong mikrofilamen yang tersusun atas aktin clan mungkinkedua sentriol tersebut menjauhi satu sama lain. Pada miosin (dua protein kontraktil otot) pada persimpanganwaktu yang sama, mikrotubulus lain tumbuh secara sel yang baru terbentuk, yang menjepit nukleus clanradial menjauhi setiap pasang sentriol, membentuk suatu memisahkannya satu sama lain.bintang berduri, disebut aster, di setiap ujung sel. Beberapaduri aster menembus nukleus clan memisahkan kedua Pengendalian Pertumbuhan Sel dan Reproduksi Selset kromatid selama mitosis. Kompleks mikrotubulusyang memanjang di antara kedua pasang sentriol disebut Kita mengetahui bahwa sel-sel tertentu tumbuh clangelendong, clan seluruh perangkat mikrotubulus ditambah bereproduksi setiap waktu, seperti sel-sel pembentukdua pasang sentriol disebut badan mitosis. darah pada sumsum tulang, lapisan germinativum kulit, dan epitel usus. Akan tetapi, banyak sel lain, seperti sel Profase. Tahap pertama mitosis, yang disebut profase, otot polos, tidak bereproduksi selama bertahun-tahun.diperlihatkan oleh Gambar 3-l 4A, B, clan C. Sewaktu Beberapa sel, seperti neuron clan sebagian besar sel ototgelendong sedang dibentuk, kromosom dalam nukleus lurik, tidak bereproduksi sepanjang kehidupan seseorang,(yang dalam fase interfase terdiri atas untaian kumparan kecuali pada awal kehidupan fetus .longgar) dipadatkan menjadi bentuk kromosom yanglebih mantap. Di beberapa jaringan, ketidak-cukupan beberapa jenis sel menyebabkan sel-sel ini tumbuh clan bereproduksi Prometafase. Selama fase ini (lihat Gambar 3-14D), dengan cepat sampai jumlah sel yang sesuai tersediaduri-duri mikrotubulus dari aster yang sedang tumbuh kembali. Sebagai contoh, pada beberapa hewan muda,memecah selubung inti. Pada waktu yang sama, beberapa 39

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Set dan Umum berdiferensiasi baik, membawa semua informasi genetik yang dibutuhkan untuk perkembangan semua strukturtujuhperdelapan hati dapat diangkat melalui pembedahan, yang dibutuhkan dalam tubuh kodok.clan seperdelapan sel yang tersisa akan tumbuh clanmembelah sampai massa hati kembali mendekati normal. Oleh karena itu, sudah jelas bahwa diferensiasi tidakHal yang sama terjadi pada banyak sel kelenjar, clan dihasilkan dari hilangnya gen tetapi dari penekanansebagian besar sel sumsum tulang, jaringan subkutan, epitel secara selektif gen promotor yang berbeda. Kenyataannya,intestinal, clan hampir jaringan lain mana pun kecuali sel dengan mikroskop elektron, dapat diduga bahwa beberapayang berdiferensiasi tinggi, seperti sel saraf clan sel otot. segmen untai heliks DNA yang bergelung di sekitar inti histon menjadi begitu padat sehingga untaian heliks DNA Kita hanya mengetahui sedikit mengenai mekanisme tidak akan terurai lagi untuk membentuk molekul RNA.yang mempertahankan jumlah berbagai jenis sel yang Satu penjelasan untuk ha! ini adalah sebagai berikut.berbeda dalam tubuh dengan tepat. Akan tetapi, penelitian Diduga bahwa genom sel berawal pada tahap diferensiasitelah menunjukkan setidaknya tiga cara mengendalikan sel tertentu untuk menghasilkan suatu protein pengaturpertumbuhan. Pertama, pertumbuhan sering dikendalikan yang akan selamanya menekan sekelompok gen. Oleholeh faktorjaktor pertumbuhan yang berasal dari bagian karena itu, gen yang ditekan tidak akan berfungsi lagi.tubuh yang lain. Beberapa faktor pertumbuhan ini Tanpa memperhatikan mekanismenya, sel manusia yangbersirkulasi dalam darah, tetapi yang lain berasal dari matang menghasilkan maksimal 8.000 sampai 10.000jaringan yang berdekatan. Sebagai contoh, sel epitel dari protein, clan bukan 30.000 protein atau lebih bila seluruhbeberapa kelenjar, seperti pankreas, gaga! tumbuh tanpa gen aktif.faktor pertumbuhan dari jaringan ikat yang terletak dibawah kelenjar. Kedua, sebagian besar sel berhenti tumbuh Penelitian embriologis menunjukkan bahwa sel-selbila sel tersebut kehabisan ruang untuk tumbuh. Keadaan tertentu dalam embrio mengatur diferensiasi sel yangini terjadi saat sel tumbuh dalam kultur jaringan; sel tumbuh berdekatan. Sebagai contoh, korda-mesoderm primordialsampai sel berkontak dengan benda padat, clan kemudian disebut sebagai pengatur primer embrio karena kordapertumbuhan terhenti. Ketiga, sel yang tumbuh dalam tersebut membentuk suatu fokus tempat sisa embrio lain dikultur jaringan sering berhenti tumbuh bila sejumlah kecil sekelilingnya berkembang. Korda-mesoderm primordialsekresi sel itu sendiri terkumpul dalam medium kultur. ini akan berdiferensiasi menjadi aksis mesoderm berisiKeadaan ini juga dapat menjadi suatu cara untuk mengatur somit yang tersusun secara segmental, clan, sebagai hasilpertumbuhan melalui umpan balik negatif. dari induksi dari jaringan sekitarnya, menyebabkan terbentuknya semua organ penting di dalam tubuh. Pengaturan Ukuran Sel. Ukuran sel ditentukanhampir seluruhnya oleh jumlah DNA yang berfungsi Sebuah contoh lain dari induksi berlangsung saaldi dalam nukleus. Bila replikasi DNA tidak terjadi, sel vesiket mata yang sedang berkembang berkontak dengantumbuh sampai ukuran tertentu clan selanjutnya bertahan ektoderm kepala clan menyebabkan ektoderm menebalpada ukuran tersebut. Sebaliknya, dengan menggunakan menjadi lempeng lensa yang akan melipat ke dalam untukzat kimia kolkisin, pencegahan pembentukan gelendong membentuk lensa mata. Oleh karena itu, sebagian besarmitosis dapat dimungkinkan clan oleh karena itu, dapat perkembangan embrio merupakan hasil dari induksimencegah mitosis walaupun replikasi DNA berlanjut semacam itu, yakni satu bagian tubuh memengaruhi bagianterus. Pada kejadian ini, nukleus mengandung jumlah yang lain, clan bagian yang lain tersebut memengaruhiDNA yangjauh lebih besar dari jumlah normal, clan secara bagian yang lain lagi.proporsional, sel tumbuh lebih besar. Diduga bahwakeadaan ini semata-mata terjadi akibat peningkatan Jadi, walaupun pemahaman kita mengenaiproduksi RNA clan protein sel, yang selanjutnya akan diferensiasi sel masih tidak jelas, kita mengetahui banyakmenyebabkan sel tumbuh lebih besar. mekanisme pengendalian yang memungkinkan terjadinya diferensiasi. Diferensiasi Sel Apoptosis-Kematian Sel yang TerprogramSifat khusus pertumbuhan sel clan pembelahan sel adalah Seratus triliun sel di dalam tubuh merupakan anggota daridiferensiasi sel, yang mengacu pada perubahan sifat komunitas yang sangat teratur tempat semua sel diaturfisik clan fungsi sel seiring dengan proliferasi sel dalam tidak hanya melalui pengaturan kecepatan pembelahanembrio untuk membentuk struktur clan organ tubuh sel tetapi juga oleh pengaturan tingkat kematian sel.yang berbeda-beda. Penjelasan dari suatu percobaan yang Ketika sel tidak lagi dibutuhkan atau menjadi suatumenarik berikut akan membantu menjelaskan proses ancaman bagi organisme, sel-sel tersebut akan mengalamitersebut. proses kematian set terprogram atau apoptosis. Proses ini melibatkan kaskade proteolitik spesifik yang menyebabkan Ketika inti dari sebuah sel mukosa usus kodok sel mengerut clan memadat, membongkar sitoskeletonnyadiimplantasi melalui pembedahan ke dalam ovum kodok clan mengubah permukaan selnya sehingga sel fagositikdengan inti ovum asli yang telah diangkat, hasilnya adalah yang berdekatan, seperti makrofag, dapat menempel padapembentukan kodok yang normal. Hal ini menunjukkan membran sel clan mencerna sel tersebut.bahwa bahkan sel mukosa usus, yang merupakan sel yang40

Bab 3 Pengaturan Genetik Sintesis Protein, Fungsi Set, dan Reproduksi Set Kebalikan dengan kematian yang terprogram, sel yang tersebut tumbuh menjadi kanker. Hal ini terjadi melalui:mati akibat jejas akut biasanya membengkak clan pecah Sebagian besar sel yang bermutasi membentuk proteinakibat hilangnya keutuhan membran, suatu proses yang abnormal di dalam badan selnya karena perubahan yangdisebut nekrosis sel. Se! yang nekrotik dapat mengeluarkan terjadi pada gen, clan protein ini mengaktifkan sistemisi selnya, menyebabkan inflamasi clan jejas ke sel yang imun tubuh, menyebabkan tubuh membentuk antibodiberdekatan. Namun apoptosis adalah kematian sel atau limfosit tersensitisasi yang bereaksi melawan selteratur yang menghasilkan penghancuran clan fagositosis kanker, yang akan menghancurkan sel-sel tersebut. Faktasel sebelum terjadi kebocoran isi sel, clan sel-sel yang yang mendukung ha! ini adalah bahwa pada orang denganberdekatan biasanya masih tetap sehat. sistem imun yang tertekan, seperti orang yang meminum obat imunosupresan setelah transplantasi ginjal atau Apoptosis diawali oleh aktivasi sekelompok protease jantung, kemungkinan timbulnya kanker pada orangyang disebut kaspase. Enzim ini disintesis clan disimpan di tersebut meningkat menjadi lima kali lipat.dalam sel sebagai prokaspase inaktif. Mekanisme aktivasikaspase sangat kompleks, namun sekali teraktivasi, Keempat, biasanya beberapa onkogen aktif yangenzim akan membelah clan mengaktivasi prokaspase berbeda diperlukan secara bersamaan untuk menimbulkanlainnya, mencetuskan kaskade yang menghancurkan kanker. Sebagai contoh, satu gen mungkin meningkatkanprotein dengan cepat di dalam sel. Se! tersebut kemudian reproduksi sebuah sel dengan cepat, tetapi tidak terjadimembongkar dirinya sendiri clan sisanya dicerna dengan kanker karena tidak ada gen mutan lain yang pada saatcepat oleh sel fagositik yang berdekatan. bersamaan membentuk pembuluh darah yang diperlukan. Sejumlah besar apoptosis terjadi di jaringan-jaringan Tetapi apa yang menyebabkan perubahan pada genyang sedang mengalami perubahan bentuk selama masa ini? Dengan mempertimbangkan triliunan sel yang baruperkembangan. Bahkan pada orang dewasa, milyaran sel dibentuk setiap tahun dalam tubuh manusia, pertanyaanmati setiap jamnya di jaringan seperti usus clan sumsum yang lebih baik mungkin adalah, mengapa kita semuatulang, clan digantikan oleh sel yang baru. Namun, tidak menghasilkan berjuta-juta atau bertriliun-triliun selkematian sel terprogram biasanya diimbangi dengan mutasi yang menjadi kanker? Jawabannya adalah adanyapembentukan sel baru pada orang dewasa sehat. Jika tidak, suatu ketelitian yang luar biasa pada replikasi untaijaringan tubuh akan mengerut atau tumbuh berlebihan. kromosom DNA dalam setiap sel sebelum mitosis dapatPenelitian terkini menunjukkan bahwa kelainan proses berlangsung, clan juga karena proses koreksi-cetak yangapoptosis dapat memainkan peranan kunci pada penyakit memotong clan memperbaiki setiap untai DNA abnormalneurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer, juga kanker sebelum proses mitosis diizinkan berlanjut. Namun,serta penyakit autoimun. Beberapa obat yang telah berhasil walaupun terdapat semua upaya pencegahan pewarisan seldigunakan untuk kemoterapi tampaknya menginduksi ini, satu sel yang baru dibentuk dalam setiap beberapa jutaapoptosis pada sel kanker. sel mungkin masih memiliki sifat mutan yang bermakna. Kanker Jadi, hanya peluanglah yang diperlukan untuk terjadinya mutasi, sehingga kita dapat beranggapan bahwa sejumlahSemua atau hampir semua kasus kanker disebabkan besar kanker hanya merupakan hasil dari suatu kejadianoleh proses mutasi atau aktivasi abnormal gen sel yang yang tidak menguntungkan.mengendalikan pertumbuhan sel clan mitosis sel. Genabnormal itu disebut onkogen. Sebanyak 100 onkogen Namun kemungkinan mutasi dapat ditingkatkanyang berbeda telah ditemukan. berkali-kali lipat bila seseorang terpajan oleh faktor- faktor kimia, fisik, atau biologis tertentu, termasuk hal- Di dalam semua sel juga ditemukan antionkogen, hal berikut ini.yang menekan aktivasi onkogen tertentu. Oleh karenaitu, hilangnya atau inaktivasi antionkogen dapat 1. Telah diketahui secara luas bahwa radiasi ionisasi,memungkinkan aktivasi onkogen yang menyebabkan seperti sinar-X, sinar gamma, clan partikel radiasikanker. dari bahan radioaktif, clan bahkan sinar ultraviolet pun dapat menjadi faktor predisposisi bagi seseorang Jarang sekali sejumlah kecil dari sel yang bermutasi di untuk terkena kanker. Ion yang terbentuk dalamdalam tubuh dapat menyebabkan kanker. Ada beberapa sel-sel jaringan di bawah pengaruh radiasi tersebutalasan untuk keadaan tersebut. Pertama, sebagian besar bersifat sangat reaktif clan dapat merusak untaiansel yang bermutasi memiliki kemampuan bertahan hidup DNA, sehingga menyebabkan banyak mutasi.yang kurang baik jika dibandingkan dengan sel normaldan oleh karena itu, akan mati. Kedua, hanya sebagian dari 2. Zat kimia dari beberapa jenis tertentu juga memilikisel yang bermutasi clan bertahan hidup menjadi kanker, kecenderungan kuat untuk menimbulkan mutasi.karena sebagian besar sel yang bermutasi pun masih Telah lama ditemukan bahwa berbagai turunan bahanmemiliki kontrol umpan balik normal yang mencegah pewarna anilin cenderung menyebabkan kanker,pertumbuhan yang berlebihan. sehingga pekerja di pabrik kimia yang menghasilkan bahan seperti itu, bila tidak dilindungi, memiliki Ketiga, sel-sel yang berpotensi menjadi kanker sering predisposisi terkena kanker. Zat kimia yang dapatkali dihancurkan oleh sistem imun tubuh sebelum sel menyebabkan mutasi disebut karsinogen. Karsinogen yang saat ini menyebabkan jumlah kematian terbanyak 41

Unit I Pengantar Fisiologi: Fisiologi Se/ dan Umum Mengapa Sel Kanker Membunuh? aclalah asap rokok. Asap rokok menyebabkan kira-kira Jawaban untuk pertanyaan tersebut biasanya seclerhana. seperempat clari semua kematian akibat kanker. Jaringan kanker berkompetisi clengan jaringan normal untuk memperoleh zat gizi. Oleh karena sel kanker terus3. Bahan iritan fisik juga clapat mengarah pacla kanker, berproliferasi tanpa batas, jumlah sel kanker berlipat gancla seperti abrasi yang terus berlanjut pacla saluran setiap hari, clan sel kanker akan segera membutuhkan pencernaan oleh beberapa jenis makanan. Kerusakan semua zat gizi yang terseclia untuk tubuh atau untuk bagian jaringan clapat menyebabkan penggantian mitosis penting tubuh. Sebagai akibatnya, jaringan normal secara yang cepat pacla sel. Semakin cepat mitosis, semakin bertahap mengalami kematian akibat kekurangan gizi. besar kemungkinan terjaclinya mutasi. Daftar Pustaka4. Pacla banyak keluarga, acla kecenderungan herediter yang kuat terhaclap kanker. Keadaan ini clisebabkan Alberts B, Johnson A. Lewis J, et al: /11olecular Biology ofthe Cell, ed 5, New oleh fakta bahwa sebagian besar kanker membutuhkan ticlak hanya satu mutasi tetapi clua atau lebih mutasi York, 2008, Garland Science. sebelum terjaclinya kanker. Pacla keluarga tertentu yang memiliki kecenclerungan terhaclap kanker, clicluga Aranda A, Pascal A: Nuclear hormone receptors and gene expression, Physiol bahwa satu atau lebih gen kanker suclah bermutasi Rev 81:1269, 2001 . clalam genom yang cliwarisi. Oleh karena itu, mutasi tambahan yang harus terjacli sebelum kanker mulai Brodersen P, Voinnet 0: Revisiting the pdetailples of microRNA target tumbuh pacla anggota keluarga tersebut jauh lebih recognition and mode of action, Nat Rev /1101 Cell Biol 10: 141 , 2009. seclikit. Cairns BR: The logic of chromatin architecture and remodelling at5. Pacla hewan percobaan, beberapa jenis virus clapat menyebabkan beberapa macam kanker, termasuk promoters, Nature 461 :193, 2009. leukemia. Keaclaan ini biasanya cliakibatkan oleh satu clari clua cara. Pacla kasus virus DNA, untai DNA virus Carthew RW, Sontheimer EJ: Origins and mechanisms of miRNAs and clapat menyisipkan clirinya sencliri secara langsung ke clalam salah satu kromosom clan oleh karenanya, siRNAs, Cell 136:642, 2009. menyebabkan suatu mutasi yang menyebabkan kanker. Pacla kasus virus RNA, beberapa virus membawa Castanotto D, Rossi JJ:The promises and pitfalls of RNA-interference-based suatu enzim yang clisebut transkriptase pembalik (reverse transcriptase) sehingga menyebabkan DNA therapeutics, Nature 457:426, 2009. clapat clitranskripsi clari RNA. Kemuclian DNA yang clitranskripsikan ini menyisipkan clirinya sencliri ke Cedar H, Bergman Y: Linking DNA methylation and histone modification: clalam genom sel hewan, clan menyebabkan kanker. patterns and paradigms, Nat Rev Genet 10:295, 2009. Sifat lnvasif Sel Kanker. Perbeclaan utama antarasel kanker clan sel normal aclalah sebagai berikut. (1) Croce CM: Causes and consequences of microRNA dysregulation in cancer,Sel kanker ticlak mematuhi batas pertumbuhan sel yangnormal; alasan untuk hal ini aclalah bahwa sel kanker Nat Rev Genet 10:704, 2009.mungkin ticlak membutuhkan semua faktor pertumbuhanyang sama seperti yang clibutuhkan untuk pertumbuhan Frazer KA. Murray SS, Schork NJ, et al: Human genetic variation and itssel normal. (2) Sel kanker sering kali jauh kurang melekatsatu sama lain clibanclingkan sel normal. Oleh karena itu, contribution to complex traits, Nat Rev Genet 10:241 , 2009.sel kanker memiliki kecenclerungan untuk mengembarake seluruh jaringan, memasuki aliran darah, clan terangkut Fuda NJ, Ardehali MB, Lis JT: Defining mechanisms that regulate RNAke seluruh tubuh, tempat sel kanker membentuk niclusuntuk sejumlah pettumbuhan kanker yang baru. (3) polymerase II transcription in vivo, Nature 461 :186, 2009.Beberapa kanker juga menghasilkan faktor angiogenikyang menyebabkan pertumbuhan banyak pembuluh darah Hahn S: Structure and mechanism of the RNA polymerase II transcriptionbaru ke clalam jaringan kanker, sehingga menyecliakannutrisi yang cliperlukan untuk pertumbuhan sel kanker. machinery, Nat Struct /1101Biol11 :394, 2004. Hastings PJ, Lupski JR, Rosenberg SM, et al: Mechanisms of change in gene copy number, Nat Rev Genet 10:551 , 2009. Hoeijmakers JH: DNA damage, aging, and cancer, N Engl} /11ed 361:1475, 2009. Hotchkiss RS, Strasser A, McDunn JE, et al: Cell death, N Engl} /11ed 361 :1570, 2009. Jinek M, Doudna JA: A three-dimensional view of the molecular machinery of RNA interference, Nature 457:40, 2009. Jockusch BM, Hi.ittelmaier S, lllenberger S: From the nucleus toward the cell periphery: a guided tour for mRNAs, News Physiol Sci 18:7, 2003. Kim VN, Han J, Siomi MC: Biogenesis of small RNAs in animals, Nat Rev /110/ Cell Biol 10:126, 2009. Misteli T, Soutoglou E: The emerging role of nuclear architecture in DNA repair and genome maintenance, Nat Rev /1101 Cell Biol 10:243, 2009. Moazed D: Small RNAs in transcriptional gene silencing and genome defence, Nature 457:413, 2009. Siller KH, Doe CQ: Spindle orientation during asymmetric cell division, Nat Cell Biol 11 :365, 2009. Sims RJ 3rd, Reinberg D: Is there a code embedded in proteins that is based on post-translational modifications? Nat Rev /1101 Cell Biol 9:815, 2008. Stappenbeck TS, Miyoshi H: The role of stromal stem cells in tissue regeneration and wound repair. Science 324: 1666, 2009. Sutherland H, Bickmore WA: Transcription factories: gene expression in unions?, Nat Rev Genet 10:457, 2009.42