RESUME KULIAH BIOLOGI SEL

KOORDINASI ANTAR SEL SERTA PERTUMBUHAN DAN

PEMBELAHAN SEL

Dosen Pembimbing:

Dr. Ir. H. Badruzsaufari,M.Sc

Oleh :

MUHAMMAD RIZKI

J1C111008

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI BIOLOGI

BANJARBARU

2012

Interaksi Sel

Sistem komunikasi suatu sel berperan teramat penting dalam

memnentukan respon seluler yang akan dilakukan oleh sel. Seluruh peristiwa

yang terangkum dalam dogma biologi molekuler diawali oleh adanya aktivitas

komunikasi. Untuk dapat menjalankan aktivitas komunikasi tersebut sebuah sel

(eukariotik) dilengkapi berbagai jenis reseptor yang terdapat di membrane

plasmanya. Reseptor ini biasanya meupakan bagian structural dari protein integral

yang terdapat di sela-sela lemak lapis ganda. Sel berinteraksi dengan sel lain

dengan cara komunikasi langsung atau dengan mengirimkan sinyal kepada sel

target. Berikut macam-macam interaksi sel

1. Komunikasi Kontak Langsung

Sel dapat berkomunikasi dengan cara kontak langsung. Baik sel hewan

maupun sel tumbuhan memiliki sambungan sel yang bila memang ada

memberikan kontinuitas sitoplasmik diantara sel-sel yang berdekatan. Dalam hal

ini, bahan pensinyalan yang larut dalam sitosol dapat dengan bebas melewati sel

yang berdekatan. Disamping itu sel hewan mungkin berkomunikasi melalui

kontak langsung diantara molekul-molekul pada permukaannya.

2. Pensinyalan Parakrin

Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi bertindak pada sel target

didekatnya dengan melepas molekul pengatur local ke dalam fluida ekstraseluler.

3. Pensinyalan Sinaptik

Pada pensinyalan sinaptik, sel saraf melepaskan molekul neurotransmitter

ke dalam sinapsis antara sel lain.

4. Pensiyalan Endoktrin/Hormonal

Hormone mensinyal sel target pada jarak yang lebih jauh. Pada hewan, sel

endokrin terspesialisasi mensekresi hormone ke dalam cairan tubuh yaitu darah.

Hormone dapat mencapai hamper seluruh sel tubuh, tetapi, jika dengan pengatur

local. Hanya sel target spesifik yang mengenali dan merespons sinyal kimiawi

yang diberikan.

Aktivasi Reseptor pada Permukaan sel

Terdapat 4 kelompok reseptor :

1. Reseptor terikat protein G

Ligand-reseptor aktifasi protein G aktifasi/ hambat suatu enzim,

mengaktivasi ion channel (second messenger). Contoh : reseptor untuk epinefrin,

serotonin dan glukagon.

2. Reseptor Ion Channel

Ligand-reseptor perubahan konformasi reseptor aliran ion tertentu (K,

Na, Ca, Cl) ubah potensial elektris pada membran sel. Contoh : reseptor

asetilkolin

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 enzimatis intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik.

Ligand-reseptor katalisasi GTP cGMP (sebagai protein fosfatase)

mengkatalisasi pelepasan fosfat dari fosfotirosin (reseptor tirosin kinase). Contoh :

reseptor insulin.

Penyampaian sinyal atau Informasi ke Dalam Sel

Sinyal disampaikan ke sel target melalui molekul intrasel dalam jalur

kaskade sinyal :

- Inisiasi

Sinyal berikatan dengan reseptor/ligand : “enzyme linked” dan protein G.

Sinyal transformasi sinyal ke molekul lain “second messenger” : cAMP

dan Kalsium

- Amplifikasi

Amplifikasi sinyal yang diterima : “cascades” protein kinase.

Distribusi sinyal untuk pengaruhi beberapa efek secara paralel.

Respon Sel Terhadap Sinyal

a. 1 sinyal 1 tipe reseptor aneka efek pada berbagai bentuk sel,

pergerakan, metabolisme dan ekspresi gen.

b. Setiap sel mempunyai ragam reseptor spesifik untuk aneka sinyal sel

memberi respon misalnya efek untuk kelulusan hidup dan diferensiasi.

Langkah-langkah Komunikasi

- Sintesa molekul sinyal oleh sel pemberi sinyal

- Pelepasan molekul sinyal oleh sel pemberi sinyal

- Transpor sinyal oleh sel target

- Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkan aktivasi reseptor

tersebut.

- Inisiasi atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

- Perubahan spesifik fungsi, metabolisme atau pekembangan sel

- Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

Reseptor Intraseluler

Koordinasi pada intraseluler (dalam sel), Molekul sinyal yang digunakan pada

reseptor intraseluler adalah yang kecil atau hydrophobic dan dapat langsung

melewati plasma membran.

Gambar Reseptor Intraseluler : Steroid

Reseptor Ekstraseluler

Sinyal-sinyal dari luar sel, baik yang bersifat kimiawi maupun fisik (panas, dll)

dihantarkan ke dalam sel melalui sebuah proses yang disebut transduksi sinyal

Cara stimulus eksternal mempengaruhi atau mengatur kegiatan-kegiatan di dalam

sel dapat dilakukan dengan dua jalur, yaitu :

1. Langsung, dengan bertindak sebagai komponen sinyal yang ditransport

melalui membran sel dan ke dalam sel.

2. Tidak langsung, dengan cara berikatan pada reseptor permukaan sel yang

mentransmit sinyal ke dalam sel.

Gambar Dua Jalur Signal Ekstraseluler

Signaling pada tumbuhan

Reseptor serine/threonin kinase berfungsi sebagai reseptor permukaan

sel tumbuhan. Perbedaan dengan sel hewan adalah kebanyakan reseptor

permukaan sel hewan adalah G-protein-linked receptors, sedangkan kebanyakan

di tumbuhan adalah enzyme-linked receptors. Kelas terbesar enzyme-linked

receptors di hewan adalah reseptor tirosin kinase. Tipe yang paling melimpah

pada reseptor tumbuhan ini adalah Leucine-rich repeats (LRR) proteins. LRR

reseptor kinase berbeda disebut BRI1 bertindak sebagai reseptor hormon steroid

permukaan sel pada Arabidopsis.

Tumbuhan dan hewan menggunakan protein yang merangsang cahaya

untuk merasa cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Di tumbuhan,

biasanya dikenal sebagai fotoreseptor. Hewan menggunakan beberapa famili

fetoprotein sama yang digunakan oleh tumbuhan. Fotoprotein hewan yang paling

luas dipelajari adalah rhodopsin yang terikat membran, G-protein-linked receptors

yang meregulasi ion channel pada sel-sel retina yang sensitif terhadap cahaya.

Fotoprotein tumbuhan yang paling dikenal adalah fitokrom yang ada di semua

tumbuhan dan beberapa algae. Walaupun fitokrom memiliki aktivitas

serine/threonin kinase, sebagian strukturnya menyerupai hisridin kinase yang

terlibat dalam kemotaksis bakteri. Fitokrom dapat mendeteksi cahaya merah.

Tumbuhan merasa cahaya biru dengan menggunakan 2 tipe fetoprotein yaitu

fototropin dan kriptokrom. Fototropin berhubungan dengan membran plasma dan

sebagian bertanggung jawab untuk fototropisme. Kriptokrom merupakan

flavoprotein yang sensitif terhadap cahaya biru. Secara struktur, kriptokrom

berkaitan dengan enzim yang sensitif terhadap cahaya biru yang disebut fotoliase,

yang terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA yang diinduksi ultraviolet pada

semua organisme, kecuali sebagian besar mamalia. Tidak seperti fitokrom,

kriptokrom juga ditemukan di hewan dan tidak memiliki aktivitas perbaikan

DNA, tetapi kriptokrom dianggap berkembang dari fotoliase.

Pertumbuhan dan perkembangan sel

Pertumbuhan dan perkembangan umumnya terjadi pada organisme

multiseluler yang hidup. Siklus sel adalah proses duplikasi secara akurat untuk

menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung

segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses

ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik).

Mekanisme pembelahan sel

Sel berhadapan dengan persoalan koordinasi antar bagian dan proses, yaitu bahwa

karena replikasi DNA hanya berlangsung sekali untuk setiap sekali pembelahan

sel, replikasi DNA harus terpadu dengan pembelahan sel. Replikasi DNA harus

mendahului pembelahan sel agar sebelum pembelahan sel berlangsung, telah

tersedia bahan genetik untuk diagihkan kepada masing-masing sel turunan.

Replikasi DNA merupakan bagian keseluruhan dari pembelahan sel, dan

merupakan proses awal bagi sel berkomitmen meneruskan proses pembelahan sel.

Sekali pembelahan sel diawali ia tidak bisa kembali lagi ketahap semula, dan

harus menyelesaikan proses sintesis DNA sebelum pembelahan sel berlangsung.

Pembelahan sel tidak boleh terjadi jika replikasi DNA belum selesai. Di dalam

kenyataannya, selesainya proses replikasi merupakan pemicu bagi terjadinya

pembelahan sel. Jika aturan ini dilanggar, maka transmisi informasi akan

mengalami kegalauan.

Pada prokarion, replikasi DNA berawal di suatu tempat yang amung

yang disebut daerah “pengawalan” (origin). Sebaliknya pada eukarion, replikasi

DNA dimulai di awal fase S, yaitu fase yang memiliki periode yang panjang

dalam pembelahan sel, yang dalam periode tersebut sintesis DNA berlangsung,

bahkan berlangsung di banyak titik-titik pengawalan di dalam genom (Karwur,

2008).

o Profase

Pada awal profase, sentrosom dengan sentriolnya mengalami replikasi dan

dihasilkan dua sentrosom. Masing-masing sentrosom hasil pembelahan bermigrasi

ke sisi berlawanan dari inti. Pada saat bersamaan, mikrotubul muncul diantara dua

sentrosom dan membentuk benang-benang spindle, yang membentuk seperti bola

sepak. Pada sel hewan, mikrotubul lainnya menyebar yang kemudian membentuk

aster. Pada saat bersamaan, kromosom teramati dengan jelas, yaitu terdiri dua

kromatid identik yang terbentuk pada interfase. Dua kromatid identek tersebut

bergabung pada sentromernya. Benang-benang spindel terlihat memanjang dari

sentromer.

o Metafase

Masing-masing sentromer mempunyai dua kinetokor dan masing-masing

kinetokor dihubungkan ke satu sentrosom oleh serabut kinetokor. Sementara itu,

kromatid bersaudara begerak ke bagian tengah inti membentuk keping metafase

(metaphasic plate).

o Anafase

Masing-masing kromatid memisahkan diri dari sentromer dan masing-masing

kromosom membentuk sentromer. Masing-masing kromosom ditarik oleh benang

kinetokor ke kutubnya masing-masing.

o Telofase

Ketika kromosom saudara sampai ke kutubnya masing-masing, mulainya telofase.

Kromosom saudara tampak tidak beraturan dan jika diwarnai, terpulas kuat

dengan pewarna histologi. Tahap berikutnya terlihat benang-benang spindle

hilang dan kromosom tidak terlihat (membentuk kromatin; difuse). Keadaan

seperti ini merupakan karakteristik dari interfase. Pada akhirnya membran inti

tidak terlihat diantara dua anak inti. Sitokinesis. Selama fase akhir pembelahan

mitosis, muncul lekukan membran sel dan lekukan makin dalam yang akhirnya

membagi sel tetua menjadi dua sel anak. Sitokinesis terjadi karena dibantu oleh

protein aktin dan myosin.

Selain mengalami pembelahan mitosis, sel juga mengalami pembelahan

secara meiosis. Pembelahan ini terjadi hanya pada sel gamet saja, menghasilkan 4

sel anakan dengan jumlah kromosom (n) setengah dari sel somatik (2n). sel

anakan yang dihasilkan tidak memiliki kromosom yang identik dengan sel anakan

yang lainnya. Setiap sel anak diploid memiliki kromosom paternal dan maternal

yang sama tapi tidak identik (kromosom homolog) mengakibatkan variasi gen.

Pada saat metafase meiosis I, kromosom yang homolog berpasangan pada bidang

ekutor. Sedangkan pada profase I, kromosom homolog membentuk 4 bivalen

tersusun berdampingan dengan bantuan synaptomenal complex dan

memungkinkan terjadinya rekombinasi genetik dan crossing over antara non-sister

chromatid membentuk cincin chiasma.

Crossing over adalah perpindahan segmen yang terkait dalam kromosom yang

homolog yang berfungsi:

Menghasilkan variasi kromosom

Memungkinkan segregasi kromosom dengan tepat pada kedua sel anakan

Sejumlah besar kemungkinan susunan pasangan kromosom pada metafase

meiosis I mengakibatkan variasikromosom pada gamet

Meningkatkan variasi keturunan

DAFTAR PUSTAKA

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular

Biology of The Cell. New York and London: Garland Science.

Arief Witarto. 2003. DIMENSI Vol.5 No.1. Jepang : Institute for Science and

Technology Studies Chapter Japan.