KOMUNIKASI SEL DAN KONSEP RESEPTOR

2

Komunikasi pada organisme uniseluler dan multiseluler Menyadari kondisi lingkungan Memberi respon terhadap lingkungan

Misalnya : sel tumbuhan respon terhadap cahaya, nutrisi, patogen dll

Komunikasi pada organisme multiseluler : Antar organisme Antar sel di dalam organisme tersebut

Komunikasi antar sel alat komunikasi : Bagaimana sel menginterpretasikan sinyal yang ada

3

Komunikasi antar sel berperan penting untuk pengaturan & pengendalian kegiatan sel, jaringan dan organ tubuh.

Mempertahankan homeostasis Dalam tubuh manusia 2 jenis

komunikasi antar sel Wired system (komunikasi melalui saraf

atau listrik) Non-wired system (komunikasi kimiawi)

4

Komunikasi listrik cepat dgn hitungan mili detik informasi yg dihantarkan berbentuk potensial aksi.

Komunikasi kimiawi lebih lambat namun efeknya lebih lama.

Komunikasi saraf & kimiawi dapat terjadi secara tumpang tindih.

Bbrp zat kimia neurotransmiter, hormon & neurohormon tdk dpt menembus sel informasi yg akan dihantarkan harus dirubah dulu oleh protein membran sel ke sinyal kimia didalam sel.

5

Komunikasi sel penting dlm menyelenggarakan homeostasis tubuh harus senantiasa memantau adanya perubahan2 nilai berbagai parameter mengkoordinasikan respon yg sesuai.

Merupakan media yg menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh

6

Pengendalian yg paling sederhana secara lokal (intrinsik) komunikasi antar sel yang berdekatan.

Pengendalian jarak jauh (ekstrinsik) lebih kompleks & dimungkinkan melalui refleks yg dapat melibatkan sistem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin (pengaturan umpan balik).

7

METODE KOMUNIKASI ANTAR SEL

1. Komunikasi langsung antar sel yg sangat berdekatan terjadi dgn mentransfer sinyal listrik (ion-ion) atau sinyal kimia melalui hub yg sangat erat antara sel satu dgn lainnya.

2. Komunikasi lokal melalui zat kimia yg dilepaskan kecairan ekstra sel (interstitial) berkomunikasi dgn sel lain yg berdekatan atau sel itu sendiri

8

3. Komunikasi jarak jauh komunikasi antar sel yg mempunyai jarak cukup jauh. berlangsung melalui sinyal listrik yg dihantarkan sel saraf dan atau dgn sinyal kimia yg dialirkan kelalui darah.

9

KOMUNIKASI SEL

Komunikasi manusia beberapa tahap, mis informasi ditulis baca impuls listrik : telfon diterima memori penerima (saraf, otak)

Komunikasi sel melalui beberapa tahap terjadi perubahan bentuk informasi pada tahapan penyampaian sinyal ke target sinyal transduksi

10

TIGA TAHAP SINYALING PADA SEL

11

SINYAL EKSTRASELULARRESEPTOR SPESIFIK PADA ATAU DIDALAM SEL TARGET

Molekul sinyal : protein, peptida kecil, asamamino, nukleotida, steroid, retinoid, derivat asamlemak. Gas terlarut seperti NO dan CO

Kebanyakan molekul sinyal dikeluarkan oleh sel dengan cara eksositosis atau difusimelalui membran plasma, atau terikat pada permukaan sel sehingga

hanya mempengaruhi sel yang berinteraksi dengan sel pemberi sinyal.

sinyal (ligand) akan berikatan dengan reseptor pada sel target

Molekul sinyal bekerja dengan konsentrasi rendah ≤10-8M & reseptor berikatan dengan afinitas yang tinggi, menimbulkan suatu kaskade sinyal intraselular yang dapat mengubah perilaku sel.

12

POSISI RESEPTOR Reseptor :

Padamembran sel Dalam sel :

dalam sitoplasma atau inti sel

Reseptor di dalam sel target dan ligand sinyal memasuki sel dan mengaktifasi sel target. Molekul sinyal harus

merupakan molekul yang kecil dan hidrofobik dan dapat berdifusi menembus membran plasma.

13

PENYAMPAIAN MOLEKUL SINYAL

Endokrinsel target jauh hormon dibawa melalui pembuluh darah

Parakrin mediator local mempengaruhi sel

target tetangga dirusak oleh suatu enzim

ekstraselular atau diimobilisasi oleh ECM

Autokrinsel responsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri

SinaptikPenyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain.

14

RESPON SEL TERHADAP SINYAL

A. 1 sinyal 1 tipe reseptor aneka efek pada berbagai sel: bentuk sel, pergerakan, metabolisme, ekspresi gen

15

RESPON SEL TERHADAP SINYAL

B. Setiap sel memiliki beragam reseptor spesifik untuk aneka sinyal sel memberi respon misalkan efek untuk kelulusan hidup, diferensiasi

16

PENYAMPAIAN SINYAL Sinyal disampaikan

melalui molekul intrasel melalui jalur kaskade sinyal : Sinyal berikatan dengan

ligan Sinyal ligand

transformasi sinyal ke molekul lain

Amplifikasi sinyal yang diterima

Distribusi sinyal untuk pengaruhi beberapa efek secara paralel

17

RESEPTOR SINYAL INTRASELULAR

Sinyal : hormon yang larut lemak: estrogen, progesteron, testosteron, asam retinoat

Reseptor :di dalam sitoplasma atau inti

18

AKTIVASI RESEPTOR PADA PERMUKAAN SEL

1. Reseptor terikat protein GLigand – reseptor aktifasi protein G aktivasi/hambat suatu enzim yang mengaktivasi ion channel atau second messenger.

2. Ion channel linked receptor Ligand – reseptor perubahan konformasi reseptor aliran ion tertentu ubah

potensial elektris padamembran selContoh reseptor asetilkolin

19

AKTIVASI RESEPTOR PADA PERMUKAAN SEL

3. Reseptor yang berikatan dengan tirosin kinase

Reseptor tidak memiliki aktivitas katalitik.

Ligand – reseptor stimulasi dimerisasi reseptor interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol.Contoh : faktor tumbuh

4. Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik.

Ligand – reseptor katalisasi GTP cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase).Contoh : reseptor insulin

20

Ikatan ligan dgn reseptor spesifik akan memicu pelepasan second messengers menimbulkan reaksi berantai & membawa perubahan didalam sel

second messengers berperan : Mengubah kegiatan enzim khususnya

protein kinase Meningkatkan ion kalsium intrasel Menggiatkan kanal ion tertentu

21

SECOND MESSENGERS

Cyclic nucleotides: cAMP, cGMP Inositol phosphate (IP) Diacylglycerol (DAG) Calcium Nitric oxide (NO) Reactive oxygen species (ROS)

22

Cyclic AMP Cyclic AMP (cAMP)

Is made from ATP

O–O O

O

N

O

O

O

O

P P P

P

P P

O

O

O

O

O

OH

CH2

NH2 NH2 NH2

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

NO

O

O

ATP

Ch2 CH2

O

OH OH

P

O O

H2O

HOAdenylyl cyclase Phoshodiesterase

Pyrophosphate

Cyclic AMP AMPOH OH

O

i

23

Many G-proteins Trigger the formation of cAMP, which then

acts as a second messenger in cellular pathways

ATP

GTP

cAMP

Proteinkinase A

Cellular responses

G-protein-linkedreceptor

AdenylylcyclaseG protein

First messenger(signal moleculesuch as epinephrine)

24

THE C-AMP DEPENDENT PATHWAY IS USED AS A SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAY FOR MANY HORMONES INCLUDING: ADH - Promotes water retention by the kidneys (V2

Cells of Posterior Pituitary) GHRH - Stimulates the synthesis and release of GH

(Somatotroph Cells of Anterior Pituitary) GHIH - Inhibits the synthesis and release of GH

(Somatotroph Cells of Anterior Pituitary) CRH - Stimulates the synthesis and release of ACTH

(Anterior Pituitary) ACTH - Stimulates the synthesis and release of

Cortisol (zona fasiculata of adrenal cortex in kidneys)

TSH - Stimulates the synthesis and release of a majority of T4 (Thyroid Gland)

25

LH - Stimulates follicular maturation and ovulation in women; Stimulates testosterone production and spermatogenesis in men

FSH - Stimulates follicular development in women; Stimulates spermatogenesis in men

PTH - Increases blood calcium levels (PTH1 Receptor: Kidneys and Bone; PTH2 Receptor: Central Nervous system, Bones, Kidneys, Brain)

Calcitonin - Decreases blood calcium levels (Calcitonin Receptor: Intestines, Bones, Kidneys, Brain)

Glucagon - Stimulates glycogen breakdown (liver) hCG - Promotes cellular differentiation; Potentially

involved in apoptosis

26

Calcium is an important second messenger Because cells are able to regulate its

concentration in the cytosolEXTRACELLULARFLUID

Plasmamembrane

ATP

CYTOSOL

ATP Ca2+

pump

Ca2+

pump

Ca2+

pump

Endoplasmicreticulum (ER)

Nucleus

Mitochondrion

Key High [Ca2+] Low [Ca2+]

27

Second messengers lain seperti inositol triphosphate and diacylglycerol mampu mencetuskan peningkatan calcium dalam cytosol

28

321

IP3 quickly diffuses throughthe cytosol and binds to an IP3–gated calcium channel in the ERmembrane, causing it to open.

4 The calcium ionsactivate the nextprotein in one or moresignaling pathways.

6 Calcium ions flow out ofthe ER (down their con-centration gradient), raisingthe Ca2+ level in the cytosol.

5

DAG functions asa second messengerin other pathways.

Phospholipase C cleaves aplasma membrane phospholipidcalled PIP2 into DAG and IP3.

A signal molecule bindsto a receptor, leading toactivation of phospholipase C.

EXTRA-CELLULARFLUID

Signal molecule(first messenger)

G protein

G-protein-linkedreceptor

Variousproteinsactivated

Endoplasmicreticulum (ER)

Phospholipase C

PIP2

IP3

(second messenger)

DAG

Cellularresponse

GTP

Ca2+

(second messenger)

Ca2+

IP3-gatedcalcium channel