bbc slide membran sel dan biokimia jaringan
MEMBRAN SEL
DAN
BIOKIMIA JARINGAN
Tujuan Instruksional
Umum
Mahasiswa FK USU Sem. 2 akan dapat menjelaskan fungsi
membran dalam sistem transport, absorbsi dan kontraksi di
sel otot dan sel lainnya.
Khusus
Mahasiswa akan dapat :
1. Menjelaskan struktur, sifat dan fungsi membran sel
biologis
2. Menggambarkan struktur membran eritrosit
3. Menjelaskan fungsi struktur pada membran eritrosit
4. Menjelaskan sistem transport pada membran
5. Menjelaskan fungsi protein integral dan protein perifer
pada membran dan hubungannya dengan reseptor
6. Menjelaskan struktur dan gambaran otot serat lintang
7. Menjelaskan interaksi miosin, aktin dan ATP dalam
kontraksi otot
8. Menginterpretasikan fungsi sistem Troponin dan
Tropomyosin
9. Menjelaskan peranan ion Ca2+ dan Creatin fosfat pada
proses kontraksi otot
10. Menjelaskan perbedaan sistem kontraksi otot polos dan
otot serat lintang
11. Menjelaskan fungsi dan struktur Cytoskelet, Cilia,
Mikrotubuli dan Mikrofilament dalam kaitannya dengan
fungsi dan pergerakan sel
12. Membedakan kelainan yang dijumpai sebagai gangguan
dalam kontraksi otot
PENDAHULUAN
Retikulum Endoplasma
Mitokondria
Membran
Nukleus
Lisosom
Sitoplasma
Membran Plasma
Badan Golgi
MEMBRAN
Sifat Membran Biologi :
1. Struktur lembaran tipis, 6 – 10 nm
2. Terdiri dari lipid, protein dan sedikit karbo
hidrat yang terikat pada lipid/protein
3. Sebagai larutan dengan dua dimensi yg
punya kerja timbal balik
4. Struktur sangat viskus tetapi elastis,
tertutup, asimetris dengan dua permukaan
(bilayer)
MEMBRAN PLASMA
Membentuk ruang tertutup di sekeliling
protoplasma sel → individualitas sel
Permeabilitas yang selektif → adanya
saluran dan pompa ion/ substrat serta
adanya reseptor spesifik
sawar/ barrier untuk mempertahankan
perbedaan komposisi fisiologis ion/ substrat di
intra dan ekstra sel
Model Na+ Channel
MEMBRAN PLASMA
Pertukaran bahan → adanya daerah
khusus (gap junction)
Model Gap Junction
MEMBRAN PLASMA
Mengadakan internalisasi dan kompartementalisasi air di dalam tubuh → cairan
intra dan ekstra sel
Memiliki reseptor utk molekul tertentu yg
mengatur informasi antar sel dan sekitarnya
Membran mitokondria sbg tempat proses
pembentukan energi (energy transducer) yg
menghasilkan ATP (proses fosforilasi
oksidatif)
MEMBRAN SEL
Pengertian membran tidak sebatas sebagai
struktur yang membatasi/ memisahkan satu
sel dengan sel yang lainnya
Membran juga membentuk ruang/
kompartemen khusus di dalam sel itu
sendiri → Membran intrasel/ eukariotik
mitokondria, retikulum endoplasma, badan
golgi, granula sekresi, lisosom dan
membran nukleus
Struktur Sel
Retikulum Endoplasma
Mitokondria
Membran
Nukleus
Lisosom
Sitoplasma
Membran Plasma
Badan Golgi
STRUKTUR MEMBRAN
STRUKTUR MEMBRAN
Membran tersusun dari beberapa unsur :
1
A
Fosfolipid
a Fosfogliserida
b Sfingomielin
LIPID
2 Glikosfingolipid
3 Sterol
B
PROTEIN
C
KARBOHIDRAT
Klik salah satu dari komponen di atas
a Fosfogliserida
Unsur yg paling banyak, punya rangka
gliserin, mengikat dua asam lemak
dengan ikatan ester pada C1 dan C2.
Bisa juga mengikat alkohol terfosforilasi
(serin, etanolamin, kolin, inositol).
Klik di sini
b Sfingomielin
mempunyai rangka sfingosin (derivat
amino alkohol, mengikat satu asam lemak
dengan ikatan amida → unsur dalam
selubung mielin
Klik di sini
2 GLIKOSFINGOLIPID
Merupakan lipid yg mengandung gula,
seperti :
- Serebrosida : mengandung ikatan
heksosa tunggal, glukosa
atau galaktosa
- Gangliosida : mengandung ikatan gula
yg lebih kompleks
Klik di sini
3 STEROL
Sterol yang lazim dijumpai → Kolesterol
- Komponen utama dalam membran
plasma, sedikit di badan golgi,
mitokondria dan nukleus.
- Tersisip diantara fosfolipid, berperan
dalam menentukan tingkat fluiditas
membran.
Lipid membran mempunyai
bagian hidrofob dan hidrofil
sifat amfipatik
Klik di sini
PROTEIN MEMBRAN
Bersifat amfipatik
Tersisip dalam lapisan bilayer amfipatik
fosfolipid
Lebih dari 100 jenis protein, dengan
banyak fungsi : enzym, prot.Carrier,
prot.Struktural, reseptor dsb.
PROTEIN MEMBRAN
Berdasarkan posisi pada membran
Protein Integral
Protein Perifer
1. Prot. Integral : globular,
amfipatik dengan dua ujung
hidrofil yang dipisahkan regio
hidrofob dalam lapisan bilayer
lipid
2. Prot. Peripher : terikat lemah
pada bagian hidrofil
prot.Integral
MEMBRAN ERITROSIT
Membran eritrosit tersusun atas beberapa
komponen :
- protein transmembran band 3
- protein glikoforin
- spektrin
- aktin
- protein band 4
MEMBRAN ERITROSIT
Fluidity of the Lipid Bilayer
Membrane Disruption by Detergent
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
1. Mekanisme pasif
Difusi sederhana
Difusi difasilitasi
2. Mekanisme aktif
Transport aktif/ pump
3. EndWindows Explorerositosis dan
Eksositosis
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
1. Mekanisme passive
a. Diffusi sederhana
- Mengikuti gradient elektrokimia
- Diffusi sederhana dipengaruhi oleh :
agitasi thermal molekul spesifik,
gradient konsentrasi, dan kelarutan
materi tersebut.
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
b. Diffusi difasilitasi, memerlukan :
- Prot. Carrier (dapat jenuh v-max)
- Tempat ikatan spesifik pada solut
- Spesifisitas terhadap ion, gula serta asam
amino
- Konstanta pengikatan solut pada sistem
- Molekul serupa menjadi inhibitor kompetitif
Diffusi difasilitasi berlangsung dengan
mekanisme pingpong
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
2. Mekanisme aktif
- Transport aktif/ pump
- Menjauhi keseimbangan termodinamika,
melawan gradien elektrokimia
- Butuh energi (ATP) dan protein carrier
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
• Transport aktif primer : Na-K ATP-ase , dll
• Transport aktif sekunder : symport Naglukosa , dll.
• Sistem transport mengatur fungsional
jumlah dan arah pergerakan molekul :
- uniport
- Symport
- Antiport
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
3. Endositosis dan Eksositosis
- Transport makromolekol (polisakarida,
protein, polinukleotida, dll)
- Menggunakan pembentukan vesikel dari
atau dengan membran plasma
- Endositosis untuk internalisasi
- Eksositosis untuk eksternalisasi
ENDOSITOSIS
Proses : invaginasi vesikel fusi
kemembran organella transfer isi.
Butuh energi, ca++, dan sistem mikrofilament
Ada dua type : fagositosis dan pinositosis
FAGOSITOSIS : untuk sel-sel makrofag
dan granulosit.
PINOSITOSIS : pada semua sel
Fase cairan : non selektif, proporsional dengan
konsentrasi.
2. Fase absorptif : selektif, terbatas pada reseptor
tertentu, vesikel terbungkus klatrin
1.
EKSOSITOSIS
Molekul yang dilepas digolongkan dalam:
1.
2.
3.
Molekul yang terikat pada permukaan sel
Molekul yang menjadi bagian dari matriks
ekstra sel.
Molekul yang diekstra sel menjadi sinyal
bagi sel lain.
MUTASI GEN
Akondroplasia : mutasi gen pembentuk
fibroblast
Fibrosis kistik : mutasi gen pengangkut ClPenyakit wilson : mutasi gen ATP-ase-Cu
Sferositosis herediter : mutasi gen spektrin
Hiperkolesterol familial : mutasi gen reseptor
LDL
OTOT
Merupakan jaringan tunggal terbesar
Bekerja menarik dilawan oleh daya kerja
otot lain atau gaya berat
Macam tipe : skeletal, cardiac, dan smooth
muscle.
- Striated → skeletal dan cardiac muscle
Nonstriated → smooth muscle
- Voluntary → skeletal muscle
Unvoluntary → cardiac dan smooth muscle
Sebagai transducer biokimia merubah
energi kimia menjadi energi mekanik
OTOT
Syarat :
1.Ada supply energi
2.Ada cara pengaturan aktivitas
3.Ada hubungan dengan operator
4.Dapat kembali ke keadaan semula
STRUKTUR SECARA MIKROSKOPIS
Striated muscle
Terdiri dari sel serabut otot berinti banyak
Membran plasma sarkolemma
Sarkoplasma yang kaya creatin fosfat, glikogen,
ATP dan enzym – enzym glikolisis
Terdapat miofibril tersusun paralel dalam
sarkoplasma
MIOFIBRIL
Miofibril dengan mikroskop elektron :
- pita A (gelap) dan pita I (terang )
- zona H (bahagian tengah pita A) kurang
padat
- Garis Z (membagi pita I) sangat padat
- Sarkomer (regio antara dua garis Z) unit
fungsional otot
MIOFIBRIL
• Secara Biokimia, miofibril pada potongan
melintang dibentuk dua filamen
longitudinal :
- filamen tebal (pita A ; >>> protein
miosin) → membentuk 55 % protein otot
- filamen tipis (pita I s/d pita A ; >>>
protein aktin, tropomiosin dan troponin)
→ membentuk 25 % protein otot
PROTEIN OTOT
Berperan pada gerakan tingkat organ
> 20% massa fibril otot
Aktin : globular (aktin-G), dengan adanya
ion Mg2+ polimerisasi menjadi aktin-F
Alfa aktinin :pada garis Z , terikat pada
aktin menstabilkan filamen aktin
Tropomiosin : fibrosa , terdiri dari dua
rantai yang terikat pada aktin-F
PROTEIN OTOT
Troponin : terdiri dari tiga polipeptida
terpisah ( TpI, TpC, TpT )
Miosin : membentuk 55% protein otot
- Molekul heksamer asimetrik sepasang
rantai berat (H-chain) dan dua pasang rantai
ringan (L-chain).
- Ekor fibrosa dua heliks yang membelit
masing-masing dgn caput globuler
PROTEIN OTOT
Aktivitas ATP ase + → Miosin mengikat aktin
- Dengan tripsin dua fragmen
meromiosin (LMM dan HMM)
- Heavy meromiosin : larut , terikat pada
aktin-F dengan aktivitas ATP-ase,
Dengan papain dua sub fragmen (S1
dan S2)
PROTEIN OTOT
Titin : dari Z s/d M line membantu relaksasi
otot
Nebulin : sepanjang filamen aktin mengatur
pembentukan dan panjang filamen aktin.
Desmin : melekat pada plasmalemma
Distrofin : melekat pada plasmalemma
Kalmodulin :protein pengikat Ca 2+
Kaldesmon : terikat pada tropomiosin dan
aktin otot polos membantu pengikatan
miosin pada aktin.
FUNGSI MOLEKULER OTOT
Siklus kontraksi otot : pengikatan dan
pelepasan kaput miosin dengan filamen aktin
Kontraksi : kaput miosin berotasi menjangkau
aktin-F pelepasan produk hidrolisa ATP
(power stroke) ekor miosin menarik aktin
kearah sarkomer filamen aktin melewati
filamen miosin sliding filament model
Molekul ATP baru akan terikat pada kaput
miosin aktin-F dilepas relaksasi
Relaksasi : kaput miosin menghidrolisa ATP
ADP + Pi.
RELAKSASI
MIOSIN
ATP → ADP + Pi
MIOSIN + ADP + Pi
FIL. AKTIN
Mempunyai afinitas tinggi
untuk berikatan dengan
filamen aktin
Caput Miosin berhasil menggapai fil.aktin
MIOSIN
Pi terlepas
FIL. AKTIN
Power Stroke
MIOSIN
ADP terlepas
FIL. AKTIN
Caput Miosin menarik fil.aktin
Kontraksi
MIOSIN
ATP baru masuk
FIL. AKTIN
MIOSIN + ATP
Mempunyai afinitas sangat
rendah terhadap fil.aktin
MIOSIN
Fil.aktin akan terlepas
FIL. AKTIN
Relaksasi
FUNGSI MOLEKULER OTOT
Kontraksi pada otot striated
Eksitasi sarkomer Ca 2+ masuk
sarkoplasma (dengan carrier
kalsequestrin) tp C . 4 Ca ikatan
troponin – tropomiosin – aktin F berubah
active site aktin-F terbuka miosin
mengikat aktin kontraksi
FUNGSI MOLEKULER OTOT
Kontraksi pada otot non striated
- Tidak terdapat sistem troponin
- Rantai ringan-p miosin otot polos
menghambat interaksi miosin-aktin
sebelum difosforilasi.
- Eksitasi sarkomer Ca 2+ masuk
sarkoplasma kalmodulin . 4 Ca
aktivasi enzym kinase fosforilasi rantai
ringan-p miosin mengikat aktin
kontraksi
METABOLISME ATP OTOT
ATP dibentuk melalui proses :
Glikolisis
Glikogen glikogenolisis glukosa
glikolisis asam Piruvat netto 2 ATP
Fosforilasi oksidatif
Supply O2 otot terutama dalam mioglobin
Kreatin fosfat
Dibentuk saat otot relaksasi ~p + ATP ATP
Dua molekul ADP
ADP + ADP ATP + AMP (dengan enzym
mioadenilat kinase )
SITOSKLETON
Struktur filamen intrasel yang tersusun
ekstensif
Melakukan fungsi seluler / kerja mekanis
antara lain : membentuk energi,
morfogenesis, mitosis, endositosis
eksositosis, transport intrasel dll
Pada sel eukaryotik 3 tipe struktur
filamen :
1. Filamen aktin
2. Mikrotubulus
3. Filamen intermediate
Filamen Aktin
Diisolasi dari sel bukan otot
Mengandung residu metilhistidil
Polimerisasi spontan dengan adanya
MgCl2 dan KCl menjadi utas rangkap
(seperti aktin-F otot)
Stress fiber gambaran mikrofilamen
sel aktin yang mencolok dibawah
membran plasma
Filamen Aktin
Protein-protein khusus yang
mempengaruhi fungsi aktin :
1. profilin : menghambat polimerisasi
2. filamin : pembentukan mikrofilamen
3. tropomiosin : pembentukan
mikrofilamen
4. aktinin : perlekatan mikrofilamen ke
membran, ke substratum dan organella
sel
5. sitokalasin : memecah mikrofilamen dan
menghambat polimerisasi
Mikrotubulus
• Terdiri dari tabung-tabung di sitoplasma
berdiameter 25 nm
• Protein-protein kinesin, dinein, dinamin
dan miosin sebagai motor molekuler
tidak adanya dinein silia dan flagella
tidak bergerak (penyebab kemandulan
pria dan penyakit paru obstruktif menahun
(COPD)
• Berfungsi pada pembentukan dan kerja
spindle mitosis
Mikrotubulus
• Bertanggung jawab untuk gerakan
intrasel
• Komponen utama silia dan flagella,
akson dan dendrit
• Pembentukannya dihambat oleh alkaloid
tertentu antara lain : colchicine dan
derivatnya, demekolsin (terapi gout
arthritis), vinblastin (anti kanker) dan
griseofulvin (anti jamur)
Filamen Intermediate
Merupakan molekul fibrosa kaput
terminal amino dan ekor terminal karboksil
Relatif stabil tidak dibentuk dan diurai
secepat mikrotubulus
Penyebarannya : keratin (sel epitel, rambut
dan kuku ), desmin (otot), vimentin (sel-sel
messenchym), neurofilamen (sel neuron),
filamen glia (sel glia)
JARINGAN IKAT
Matriks ekstrasel sebagai jaringan
penyangga untuk sel-sel disekitarnya
Disusun oleh 3 biomolekul utama :
- protein struktural : kolagen, elastin, fibrilin
- protein khusus : fibronektin, laminin
- proteoglikan
Jaringan ikat yang mengalami spesialisasi :
tulang dan kartilago
Kollagen
Salah satu protein struktural yang terdapat
dalam matriks ekstrasel (connective tissue)
Molekul triple heliks (utas tiga) terdiri dari
tiga subunit polipeptida yang berhubungan
dalam fibril
Tiap unit polipeptida (rantai alfa) tiap
putaran heliksnya mengandung tiga residu
(glisin – prolin / aa lain – hidroksiprolin / aa
lain
Kollagen
Disintesa diribosom (pre kolagen)
retikulum endoplasma (hidroksilasi dan
glikosilasi membentuk triple heliks)
apparatus golgi (modifikasi ekstensif menjadi
kolagen matur) sekresi ke ekstrasel
(tersusun menjadi serat kolagen)
Dilisiskan bila kebutuhan asam amino
meningkat (kelaparan dan proses inflamasi)
Kelainan Struktur Kolagen
Syndroma Ehler Danlos
- kerusakan kolagen tipe IV, III, VI, VII
- klinis : hipersensitivitas kulit, fragilitas
jaringan, peninggian mobilitas sendi
Syndroma Alport
- kerusakan kolagen tipe IV membrana
basalis
- terangkai kromosom X
- klinis : haematuria GGK
Kelainan Struktur Kolagen
Epidermolisis Bullosa
- kerusakan kolagen tipe VII
- klinis : kulit pecah dan lepuh
Scorbut / Scurvy
- kerusakan kolagen karena defisiensi kofaktor pada prolil dan lisil hidroksilase (asam
ascorbut)
- klinis : perdarahan pada gusi dan sub kutan,
luka susah sembuh
Elastin
• Struktur yang dapat meregang dan kembali
keukuran semula
• Terdapat dalam jumlah besar pada jaringan
yang memerlukan keelastisan (paru,
pemb.darah, ligamentum)
• Jaringan tiga dimensi yang dibentuk dari
polipeptida-polipeptida yang “cross linked”
• Beberapa rantai samping lisin-nya (dari
beberapa elastin) saling berikatan kovalen
desmosin cross-linked (sangat elastis)
Elastin
• Sangat tidak larut, stabil, didegradasi oleh
protease “neutrofil elastase”
• Pada paru, alveoli terpapar kronis oleh
neutrofil elastase yang dilepas dari
pengaktifan dan perusakan sel-sel neutrofil
kerusakan elastin alveolar emfisema
• Normal, 1 anti tripsin terdapat dalam cairan
tubuh menghambat sejumlah kerja
protease
• 1 anti tripsin disintesa dihati, monosit dan
makrofag alveolar
Kelainan pada Elastin
Sindroma Williams : tidak ada gen
pembentukannya, kelainan perkembangan
jaringan ikat (stenosis aorta) dan SSP
Skleroderma : penumpukan elastin pada
kulit
Emfisema pulmoner
Kutis laxa
Penuaan kulit
Beda kolagen dan elastin
Kolagen
Tipe genetis banyak
Heliks triplet
Struktur berulang gli-x-y
Ada proses hidroksilasi
Mengandung karbohidrat
Ikatan silang “aldol”
Elastin
Satu tipe genetis
Gelungan acak
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Ikatan silang ”desmosin”
DAN
BIOKIMIA JARINGAN
Tujuan Instruksional
Umum
Mahasiswa FK USU Sem. 2 akan dapat menjelaskan fungsi
membran dalam sistem transport, absorbsi dan kontraksi di
sel otot dan sel lainnya.
Khusus
Mahasiswa akan dapat :
1. Menjelaskan struktur, sifat dan fungsi membran sel
biologis
2. Menggambarkan struktur membran eritrosit
3. Menjelaskan fungsi struktur pada membran eritrosit
4. Menjelaskan sistem transport pada membran
5. Menjelaskan fungsi protein integral dan protein perifer
pada membran dan hubungannya dengan reseptor
6. Menjelaskan struktur dan gambaran otot serat lintang
7. Menjelaskan interaksi miosin, aktin dan ATP dalam
kontraksi otot
8. Menginterpretasikan fungsi sistem Troponin dan
Tropomyosin
9. Menjelaskan peranan ion Ca2+ dan Creatin fosfat pada
proses kontraksi otot
10. Menjelaskan perbedaan sistem kontraksi otot polos dan
otot serat lintang
11. Menjelaskan fungsi dan struktur Cytoskelet, Cilia,
Mikrotubuli dan Mikrofilament dalam kaitannya dengan
fungsi dan pergerakan sel
12. Membedakan kelainan yang dijumpai sebagai gangguan
dalam kontraksi otot
PENDAHULUAN
Retikulum Endoplasma
Mitokondria
Membran
Nukleus
Lisosom
Sitoplasma
Membran Plasma
Badan Golgi
MEMBRAN
Sifat Membran Biologi :
1. Struktur lembaran tipis, 6 – 10 nm
2. Terdiri dari lipid, protein dan sedikit karbo
hidrat yang terikat pada lipid/protein
3. Sebagai larutan dengan dua dimensi yg
punya kerja timbal balik
4. Struktur sangat viskus tetapi elastis,
tertutup, asimetris dengan dua permukaan
(bilayer)
MEMBRAN PLASMA
Membentuk ruang tertutup di sekeliling
protoplasma sel → individualitas sel
Permeabilitas yang selektif → adanya
saluran dan pompa ion/ substrat serta
adanya reseptor spesifik
sawar/ barrier untuk mempertahankan
perbedaan komposisi fisiologis ion/ substrat di
intra dan ekstra sel
Model Na+ Channel
MEMBRAN PLASMA
Pertukaran bahan → adanya daerah
khusus (gap junction)
Model Gap Junction
MEMBRAN PLASMA
Mengadakan internalisasi dan kompartementalisasi air di dalam tubuh → cairan
intra dan ekstra sel
Memiliki reseptor utk molekul tertentu yg
mengatur informasi antar sel dan sekitarnya
Membran mitokondria sbg tempat proses
pembentukan energi (energy transducer) yg
menghasilkan ATP (proses fosforilasi
oksidatif)
MEMBRAN SEL
Pengertian membran tidak sebatas sebagai
struktur yang membatasi/ memisahkan satu
sel dengan sel yang lainnya
Membran juga membentuk ruang/
kompartemen khusus di dalam sel itu
sendiri → Membran intrasel/ eukariotik
mitokondria, retikulum endoplasma, badan
golgi, granula sekresi, lisosom dan
membran nukleus
Struktur Sel
Retikulum Endoplasma
Mitokondria
Membran
Nukleus
Lisosom
Sitoplasma
Membran Plasma
Badan Golgi
STRUKTUR MEMBRAN
STRUKTUR MEMBRAN
Membran tersusun dari beberapa unsur :
1
A
Fosfolipid
a Fosfogliserida
b Sfingomielin
LIPID
2 Glikosfingolipid
3 Sterol
B
PROTEIN
C
KARBOHIDRAT
Klik salah satu dari komponen di atas
a Fosfogliserida
Unsur yg paling banyak, punya rangka
gliserin, mengikat dua asam lemak
dengan ikatan ester pada C1 dan C2.
Bisa juga mengikat alkohol terfosforilasi
(serin, etanolamin, kolin, inositol).
Klik di sini
b Sfingomielin
mempunyai rangka sfingosin (derivat
amino alkohol, mengikat satu asam lemak
dengan ikatan amida → unsur dalam
selubung mielin
Klik di sini
2 GLIKOSFINGOLIPID
Merupakan lipid yg mengandung gula,
seperti :
- Serebrosida : mengandung ikatan
heksosa tunggal, glukosa
atau galaktosa
- Gangliosida : mengandung ikatan gula
yg lebih kompleks
Klik di sini
3 STEROL
Sterol yang lazim dijumpai → Kolesterol
- Komponen utama dalam membran
plasma, sedikit di badan golgi,
mitokondria dan nukleus.
- Tersisip diantara fosfolipid, berperan
dalam menentukan tingkat fluiditas
membran.
Lipid membran mempunyai
bagian hidrofob dan hidrofil
sifat amfipatik
Klik di sini
PROTEIN MEMBRAN
Bersifat amfipatik
Tersisip dalam lapisan bilayer amfipatik
fosfolipid
Lebih dari 100 jenis protein, dengan
banyak fungsi : enzym, prot.Carrier,
prot.Struktural, reseptor dsb.
PROTEIN MEMBRAN
Berdasarkan posisi pada membran
Protein Integral
Protein Perifer
1. Prot. Integral : globular,
amfipatik dengan dua ujung
hidrofil yang dipisahkan regio
hidrofob dalam lapisan bilayer
lipid
2. Prot. Peripher : terikat lemah
pada bagian hidrofil
prot.Integral
MEMBRAN ERITROSIT
Membran eritrosit tersusun atas beberapa
komponen :
- protein transmembran band 3
- protein glikoforin
- spektrin
- aktin
- protein band 4
MEMBRAN ERITROSIT
Fluidity of the Lipid Bilayer
Membrane Disruption by Detergent
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
1. Mekanisme pasif
Difusi sederhana
Difusi difasilitasi
2. Mekanisme aktif
Transport aktif/ pump
3. EndWindows Explorerositosis dan
Eksositosis
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
1. Mekanisme passive
a. Diffusi sederhana
- Mengikuti gradient elektrokimia
- Diffusi sederhana dipengaruhi oleh :
agitasi thermal molekul spesifik,
gradient konsentrasi, dan kelarutan
materi tersebut.
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
b. Diffusi difasilitasi, memerlukan :
- Prot. Carrier (dapat jenuh v-max)
- Tempat ikatan spesifik pada solut
- Spesifisitas terhadap ion, gula serta asam
amino
- Konstanta pengikatan solut pada sistem
- Molekul serupa menjadi inhibitor kompetitif
Diffusi difasilitasi berlangsung dengan
mekanisme pingpong
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
2. Mekanisme aktif
- Transport aktif/ pump
- Menjauhi keseimbangan termodinamika,
melawan gradien elektrokimia
- Butuh energi (ATP) dan protein carrier
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
• Transport aktif primer : Na-K ATP-ase , dll
• Transport aktif sekunder : symport Naglukosa , dll.
• Sistem transport mengatur fungsional
jumlah dan arah pergerakan molekul :
- uniport
- Symport
- Antiport
TRANSPORT MATERI
PADA MEMBRAN
3. Endositosis dan Eksositosis
- Transport makromolekol (polisakarida,
protein, polinukleotida, dll)
- Menggunakan pembentukan vesikel dari
atau dengan membran plasma
- Endositosis untuk internalisasi
- Eksositosis untuk eksternalisasi
ENDOSITOSIS
Proses : invaginasi vesikel fusi
kemembran organella transfer isi.
Butuh energi, ca++, dan sistem mikrofilament
Ada dua type : fagositosis dan pinositosis
FAGOSITOSIS : untuk sel-sel makrofag
dan granulosit.
PINOSITOSIS : pada semua sel
Fase cairan : non selektif, proporsional dengan
konsentrasi.
2. Fase absorptif : selektif, terbatas pada reseptor
tertentu, vesikel terbungkus klatrin
1.
EKSOSITOSIS
Molekul yang dilepas digolongkan dalam:
1.
2.
3.
Molekul yang terikat pada permukaan sel
Molekul yang menjadi bagian dari matriks
ekstra sel.
Molekul yang diekstra sel menjadi sinyal
bagi sel lain.
MUTASI GEN
Akondroplasia : mutasi gen pembentuk
fibroblast
Fibrosis kistik : mutasi gen pengangkut ClPenyakit wilson : mutasi gen ATP-ase-Cu
Sferositosis herediter : mutasi gen spektrin
Hiperkolesterol familial : mutasi gen reseptor
LDL
OTOT
Merupakan jaringan tunggal terbesar
Bekerja menarik dilawan oleh daya kerja
otot lain atau gaya berat
Macam tipe : skeletal, cardiac, dan smooth
muscle.
- Striated → skeletal dan cardiac muscle
Nonstriated → smooth muscle
- Voluntary → skeletal muscle
Unvoluntary → cardiac dan smooth muscle
Sebagai transducer biokimia merubah
energi kimia menjadi energi mekanik
OTOT
Syarat :
1.Ada supply energi
2.Ada cara pengaturan aktivitas
3.Ada hubungan dengan operator
4.Dapat kembali ke keadaan semula
STRUKTUR SECARA MIKROSKOPIS
Striated muscle
Terdiri dari sel serabut otot berinti banyak
Membran plasma sarkolemma
Sarkoplasma yang kaya creatin fosfat, glikogen,
ATP dan enzym – enzym glikolisis
Terdapat miofibril tersusun paralel dalam
sarkoplasma
MIOFIBRIL
Miofibril dengan mikroskop elektron :
- pita A (gelap) dan pita I (terang )
- zona H (bahagian tengah pita A) kurang
padat
- Garis Z (membagi pita I) sangat padat
- Sarkomer (regio antara dua garis Z) unit
fungsional otot
MIOFIBRIL
• Secara Biokimia, miofibril pada potongan
melintang dibentuk dua filamen
longitudinal :
- filamen tebal (pita A ; >>> protein
miosin) → membentuk 55 % protein otot
- filamen tipis (pita I s/d pita A ; >>>
protein aktin, tropomiosin dan troponin)
→ membentuk 25 % protein otot
PROTEIN OTOT
Berperan pada gerakan tingkat organ
> 20% massa fibril otot
Aktin : globular (aktin-G), dengan adanya
ion Mg2+ polimerisasi menjadi aktin-F
Alfa aktinin :pada garis Z , terikat pada
aktin menstabilkan filamen aktin
Tropomiosin : fibrosa , terdiri dari dua
rantai yang terikat pada aktin-F
PROTEIN OTOT
Troponin : terdiri dari tiga polipeptida
terpisah ( TpI, TpC, TpT )
Miosin : membentuk 55% protein otot
- Molekul heksamer asimetrik sepasang
rantai berat (H-chain) dan dua pasang rantai
ringan (L-chain).
- Ekor fibrosa dua heliks yang membelit
masing-masing dgn caput globuler
PROTEIN OTOT
Aktivitas ATP ase + → Miosin mengikat aktin
- Dengan tripsin dua fragmen
meromiosin (LMM dan HMM)
- Heavy meromiosin : larut , terikat pada
aktin-F dengan aktivitas ATP-ase,
Dengan papain dua sub fragmen (S1
dan S2)
PROTEIN OTOT
Titin : dari Z s/d M line membantu relaksasi
otot
Nebulin : sepanjang filamen aktin mengatur
pembentukan dan panjang filamen aktin.
Desmin : melekat pada plasmalemma
Distrofin : melekat pada plasmalemma
Kalmodulin :protein pengikat Ca 2+
Kaldesmon : terikat pada tropomiosin dan
aktin otot polos membantu pengikatan
miosin pada aktin.
FUNGSI MOLEKULER OTOT
Siklus kontraksi otot : pengikatan dan
pelepasan kaput miosin dengan filamen aktin
Kontraksi : kaput miosin berotasi menjangkau
aktin-F pelepasan produk hidrolisa ATP
(power stroke) ekor miosin menarik aktin
kearah sarkomer filamen aktin melewati
filamen miosin sliding filament model
Molekul ATP baru akan terikat pada kaput
miosin aktin-F dilepas relaksasi
Relaksasi : kaput miosin menghidrolisa ATP
ADP + Pi.
RELAKSASI
MIOSIN
ATP → ADP + Pi
MIOSIN + ADP + Pi
FIL. AKTIN
Mempunyai afinitas tinggi
untuk berikatan dengan
filamen aktin
Caput Miosin berhasil menggapai fil.aktin
MIOSIN
Pi terlepas
FIL. AKTIN
Power Stroke
MIOSIN
ADP terlepas
FIL. AKTIN
Caput Miosin menarik fil.aktin
Kontraksi
MIOSIN
ATP baru masuk
FIL. AKTIN
MIOSIN + ATP
Mempunyai afinitas sangat
rendah terhadap fil.aktin
MIOSIN
Fil.aktin akan terlepas
FIL. AKTIN
Relaksasi
FUNGSI MOLEKULER OTOT
Kontraksi pada otot striated
Eksitasi sarkomer Ca 2+ masuk
sarkoplasma (dengan carrier
kalsequestrin) tp C . 4 Ca ikatan
troponin – tropomiosin – aktin F berubah
active site aktin-F terbuka miosin
mengikat aktin kontraksi
FUNGSI MOLEKULER OTOT
Kontraksi pada otot non striated
- Tidak terdapat sistem troponin
- Rantai ringan-p miosin otot polos
menghambat interaksi miosin-aktin
sebelum difosforilasi.
- Eksitasi sarkomer Ca 2+ masuk
sarkoplasma kalmodulin . 4 Ca
aktivasi enzym kinase fosforilasi rantai
ringan-p miosin mengikat aktin
kontraksi
METABOLISME ATP OTOT
ATP dibentuk melalui proses :
Glikolisis
Glikogen glikogenolisis glukosa
glikolisis asam Piruvat netto 2 ATP
Fosforilasi oksidatif
Supply O2 otot terutama dalam mioglobin
Kreatin fosfat
Dibentuk saat otot relaksasi ~p + ATP ATP
Dua molekul ADP
ADP + ADP ATP + AMP (dengan enzym
mioadenilat kinase )
SITOSKLETON
Struktur filamen intrasel yang tersusun
ekstensif
Melakukan fungsi seluler / kerja mekanis
antara lain : membentuk energi,
morfogenesis, mitosis, endositosis
eksositosis, transport intrasel dll
Pada sel eukaryotik 3 tipe struktur
filamen :
1. Filamen aktin
2. Mikrotubulus
3. Filamen intermediate
Filamen Aktin
Diisolasi dari sel bukan otot
Mengandung residu metilhistidil
Polimerisasi spontan dengan adanya
MgCl2 dan KCl menjadi utas rangkap
(seperti aktin-F otot)
Stress fiber gambaran mikrofilamen
sel aktin yang mencolok dibawah
membran plasma
Filamen Aktin
Protein-protein khusus yang
mempengaruhi fungsi aktin :
1. profilin : menghambat polimerisasi
2. filamin : pembentukan mikrofilamen
3. tropomiosin : pembentukan
mikrofilamen
4. aktinin : perlekatan mikrofilamen ke
membran, ke substratum dan organella
sel
5. sitokalasin : memecah mikrofilamen dan
menghambat polimerisasi
Mikrotubulus
• Terdiri dari tabung-tabung di sitoplasma
berdiameter 25 nm
• Protein-protein kinesin, dinein, dinamin
dan miosin sebagai motor molekuler
tidak adanya dinein silia dan flagella
tidak bergerak (penyebab kemandulan
pria dan penyakit paru obstruktif menahun
(COPD)
• Berfungsi pada pembentukan dan kerja
spindle mitosis
Mikrotubulus
• Bertanggung jawab untuk gerakan
intrasel
• Komponen utama silia dan flagella,
akson dan dendrit
• Pembentukannya dihambat oleh alkaloid
tertentu antara lain : colchicine dan
derivatnya, demekolsin (terapi gout
arthritis), vinblastin (anti kanker) dan
griseofulvin (anti jamur)
Filamen Intermediate
Merupakan molekul fibrosa kaput
terminal amino dan ekor terminal karboksil
Relatif stabil tidak dibentuk dan diurai
secepat mikrotubulus
Penyebarannya : keratin (sel epitel, rambut
dan kuku ), desmin (otot), vimentin (sel-sel
messenchym), neurofilamen (sel neuron),
filamen glia (sel glia)
JARINGAN IKAT
Matriks ekstrasel sebagai jaringan
penyangga untuk sel-sel disekitarnya
Disusun oleh 3 biomolekul utama :
- protein struktural : kolagen, elastin, fibrilin
- protein khusus : fibronektin, laminin
- proteoglikan
Jaringan ikat yang mengalami spesialisasi :
tulang dan kartilago
Kollagen
Salah satu protein struktural yang terdapat
dalam matriks ekstrasel (connective tissue)
Molekul triple heliks (utas tiga) terdiri dari
tiga subunit polipeptida yang berhubungan
dalam fibril
Tiap unit polipeptida (rantai alfa) tiap
putaran heliksnya mengandung tiga residu
(glisin – prolin / aa lain – hidroksiprolin / aa
lain
Kollagen
Disintesa diribosom (pre kolagen)
retikulum endoplasma (hidroksilasi dan
glikosilasi membentuk triple heliks)
apparatus golgi (modifikasi ekstensif menjadi
kolagen matur) sekresi ke ekstrasel
(tersusun menjadi serat kolagen)
Dilisiskan bila kebutuhan asam amino
meningkat (kelaparan dan proses inflamasi)
Kelainan Struktur Kolagen
Syndroma Ehler Danlos
- kerusakan kolagen tipe IV, III, VI, VII
- klinis : hipersensitivitas kulit, fragilitas
jaringan, peninggian mobilitas sendi
Syndroma Alport
- kerusakan kolagen tipe IV membrana
basalis
- terangkai kromosom X
- klinis : haematuria GGK
Kelainan Struktur Kolagen
Epidermolisis Bullosa
- kerusakan kolagen tipe VII
- klinis : kulit pecah dan lepuh
Scorbut / Scurvy
- kerusakan kolagen karena defisiensi kofaktor pada prolil dan lisil hidroksilase (asam
ascorbut)
- klinis : perdarahan pada gusi dan sub kutan,
luka susah sembuh
Elastin
• Struktur yang dapat meregang dan kembali
keukuran semula
• Terdapat dalam jumlah besar pada jaringan
yang memerlukan keelastisan (paru,
pemb.darah, ligamentum)
• Jaringan tiga dimensi yang dibentuk dari
polipeptida-polipeptida yang “cross linked”
• Beberapa rantai samping lisin-nya (dari
beberapa elastin) saling berikatan kovalen
desmosin cross-linked (sangat elastis)
Elastin
• Sangat tidak larut, stabil, didegradasi oleh
protease “neutrofil elastase”
• Pada paru, alveoli terpapar kronis oleh
neutrofil elastase yang dilepas dari
pengaktifan dan perusakan sel-sel neutrofil
kerusakan elastin alveolar emfisema
• Normal, 1 anti tripsin terdapat dalam cairan
tubuh menghambat sejumlah kerja
protease
• 1 anti tripsin disintesa dihati, monosit dan
makrofag alveolar
Kelainan pada Elastin
Sindroma Williams : tidak ada gen
pembentukannya, kelainan perkembangan
jaringan ikat (stenosis aorta) dan SSP
Skleroderma : penumpukan elastin pada
kulit
Emfisema pulmoner
Kutis laxa
Penuaan kulit
Beda kolagen dan elastin
Kolagen
Tipe genetis banyak
Heliks triplet
Struktur berulang gli-x-y
Ada proses hidroksilasi
Mengandung karbohidrat
Ikatan silang “aldol”
Elastin
Satu tipe genetis
Gelungan acak
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Ikatan silang ”desmosin”