BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Biokimia dapat didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan tentang dasar kimiawi kehidupan. Sel adalah unit structural makhluk hidup. Oleh karena itu biokimia juga dapat diartikan sebagai ilmu pengetahuan tentang konstituen kimiawi sel hidup serta reaksi dan proses yang dialami konstituen-konstituen tersebut. Berdasarkan definisi ini, biokimia mencakup bidang biologi sel, biologi molekuler dan genetika molekuler.
Sel merupakan unit terkecil dan structural dari organisme atau mahluk hidup. Miliaran sel harus ber-koordinasi untuk membentuk suatu jaringan. Dengan adanya koordinasi tersebut maka memungkinkan suatu organisme dapat berkembang. Dimulai dari sel kemudian membentuk jaringan, organ dan system organ yang menjalankan organisme tersebut.
Dalam kehidupan makhluk hidup baik uniseluler atau multiseluler akan berinteraksi dengan lingkungannya untuk mempertahankan kehidupannya. Sinyal-sinyal antar sel jauh lebih sederhana daripada bentuk-bentuk pesan yang biasanya dirubah oleh manusia.
Sinyal - sinyal yang diterima sel, yang berasal dari sel lain atau dari beberapa perubahan pada lingkungan fisik organisme, bermacam-macam bentuknya. Misalnya, sel dapat mengindera dan merespons sinyal elektromagnetik, seperti cahaya, dan sinyal mekanis seperti, sentuhan. Akan tetapi sel-sel paling sering berkomunikasi satu sama lain dengan menggunakan sinyal kimiawi.
PEMBAHASAN 1. TRANSUDKSI SINYAL
Transduksi sinyal merupakan suatu proses perubahan suatu jenis sinyal menjadi jenis yang lain. Transduksi sinyal mencakup pengubahan sinyal dari satu bentuk ke bentuk lain dalam sel. Akhirnya, respon terjadi sebagai hasil dari sinyal awal. Sinyal-sinyal kimia dapat berupa protein, asam amino, peptida, nukleotida, steroid, dan gas. Sebagian besar sinyal bersifat hidrofilik sehingga tidak dapat melewati membran (contohnya protein, asam amino, dan peptida). Beberapa sinyal bersifat hidrofobik dan mampu melalui membran untuk memulai respon (contohnya hormon steroid). Sinyal-sinyal tersebut diproduksi oleh signal cell dan dideteksi oleh protein reseptor pada sel target.
Sistem komunikasi suatu sel berperan teramat penting dalam menentukan 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 merupakan 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. Autokrin
Suatu sel mensekresikan molekul, dan molekul tersebut bekerja/berpengaruh terhadap sel itu sendiri atau sel-sel lain yang sejenis. Sinyal dan reseptor terdapat pada sel yang sama.
2. Parakrin
Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi bertindak pada sel target didekatnya dengan melepas molekul pengatur local ke dalam fluida ekstraseluler. Sel mensekresi sinyal ke lingkungan di sekitarnya. Sel penghasil dan sel penerima sinyal berada pada lingkungan yang sama.
3. Endokrin/Hormonal
Hormon 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 dengan melalalui aliran darah, tetapi, hanya sel target spesifik yang mengenali dan merespons sinyal kimiawi yang diberikan.
4. Sinaptik
Persinyalan sinaptik merupakan tipe pensinyalan jarak jauh melalui sistem persarafan. Sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter kedalam sinapsis sehingga merangsang sel target. Pada pensinyalan sinaptik sel saraf melepaskan molekul neurotransmitter ke dalam sinapsis antara sel lain.
5. Kontak antar Sel
Persinyalan tipe ini adalah komunikasi antar sel yang sangat berdekatan. Komunikasi ini terjadi dengan mentransfer sinyal listrik (ion-ion) atau sinyal kimia melalui hubungan yang sangat erat antara sel satu dengan lainnya. Gap junction
merupakan protein saluran khusus yang dibentuk oleh protein connexin. Gap junction memungkinkan terjadinya aliran ion-ion (sinyal listrik) dan molekul-molekul kecil (sinyal kimia), seperti asam amino, ATP, cAMP dalam sitoplasma kedua sel yang berhubungan.
Sifat Umum Transduksi Sinyal : 1. Kespesifikan
Sinyal memiliki reseptor sepesifik yang dapat menerimanya.
2. Amplifikasi
3. Desensitisasi atau adaptasi 4. Respon atau integrasi
Hasil akhir dari adanya transduksi sinyal adalah respon. Suatu sinyal dapat menghasilkan berbagai respon, contohnya seperti perubahan aktivitas enzim dan
perubahan ekspresi gen. Berbagai sinyal dapat berintegrasi dan menghasilkan suatu respon tunggal. Suatu kompleks transduksi sinyal dapat meningkatkan efektivitas dan kecepatan penyebaran sinyal
2. KOMUNIKASI INTRASELULER
Komunikasi intra sel adalah komunikasi yang terjadi di dalam sel. Komunikasi intra sel merupakan proses pengubahan sinyal yang terdapat di dalam sel itu sendiri. Komunikasi ini tergantung pada pembentukan sinyal spesifik yang dipicu oleh pemicu eksternal yang kemudian sinyal diterima oleh sel sasaran dan ditransmisikan serta diproses lebih lanjut dengan bantuan rantai sinyal intraseluler. Transduksi sinyal intraseluler melibatkan protein dan caraka kedua (second messenger).
Tahap-tahap komunikasi intraseluler
1. Pembentukan sinyal akibat adanya pemicu eksternal 2. Transpor sinyal ke sel sasaran
3. Pengenalan sinyal oleh sel sasaran 4. Transmisi sinyal masuk ke sel sasaran
5. Transformasi sinyal menjadi reaksi elektris atau biokimiawi dalam sel sasaran 6. Pengakhiran sinyal
3. CARAKA KEDUA/SECOND MESSENGER
Second messenger merupakan jalur persinyalan yang melibatkan molekul atau ion kecil nonprotein yang terlarut-air. Sedangkan molekul sinyal ekstraseluler yang mengikat reseptor membrane merupakan mesenjer pertama jalur. Karena mesenjer kedua itu kecil dan terlarut dalam air, mesenjer ini data segera menyebar ke seluruh sel dengan berdifusi. Messenger kedua berperan serta dalam jalur yang diinisiasi reseptor terkait protein-G maupun reseptor tirosin-kinase. Dua mesenjer kedua yang paling banyak digunakan ialah:
A. AMP siklik
Second messenger ini yang membawa sinyal yang diinisiasi epinefrin dari membrane plasma sel hati atau otot ke bagian dalam sel, dimana sinyal itu
menyebabkan pemecahan glikogen. Pengikatan epinefrin pada membrane plasma sel hati akan meningkatkan senyawa adenosine monofosfat siklik, yang disingkat AMP siklik atau cAMP. cAMP ini diaktifkan oleh adenilat siklase yang mengkatalisa perombakan ATP. cAMP atau aliran ion tadi dapat membuat perubahan pada perilaku sel, dan mereka disebut messenger sekunder atau mediator intraseluler yang mana akan merangsang metabolisme sel lewat aktivitas protein kinase.
B. Ion kalsium
Banyak molekul sinyal pada hewan, termasuk neurotransmitter, factor pertumbuhan, dan sejumlah hormone, menginduksi respon pada sel targetnya melalui jalur transduksi sinyal yang meningkatkan konsentrasi ion kalsium sitosolik. Peningktan konsentrasi ion kalsium sitosolik menyebabkan banyak respon pada sel hewan. Sel menggunakan ion kalsium sebagai mesenjer kedua dalam jalur protein-G dan jalur reseptor tirosin kinase. Dalam merespon sinyal yang direlai oleh jalur transduksi sinyal, kadar kalsium sitosolik mungkin meningkat, biasanya oleh suatu mekanisme yang melepas ion kalsium dari RE biasanya jauh lebih tinggi daripada konsentrasi dalam sitisol. Karena kadar kalsium sitosolit rendah, perubahan kecil pada jumlah absolute ion akan menggambarkan persentase perubahan yang relative tinggi pada konsentrasi kalsium.
4. RESEPTOR
Ada 2 tipe reseptor yaitu reseptor intraseluler dan reseptor permukaan sel. Reseptor intraseluler ada yang lambat (mengubah ekspresi gen) dan cepat (mengubah fungsi protein). Reseptor intraseluler adalah reseptor protein yang tidak berada pada membran sel melainkan pada sitoplasma atau nukleus. Sinyal harus melewati membran plasma terlebih dahulu sebelum bertemu dengan reseptor jenis ini (karena ukuran molekul kecil dapat melewati membran atau merupakan lipid sehingga terlarut dalam membran). Sinyal kimiawi dengan reseptor intraseluler misalnya hormon steroid (testosteron) dan tiroid hewan yang berupa lipid serta molekul gas kecil oksida nitrat. Contoh reseptor intraseluler yang cepat adalah sinyal gas nitrat oksida yang berikatan secara langsung dengan enzim dibagian dalam sel target.
Reseptor permukaan membrane terbentang dalam plasma membrane dan memunyai extracellular binding domain untuk caraka. Sebagian besar molekul sinyal adalah hidrofilik sehingga tidak dapat menembus membrane plasma, untuk menembus membrane pmasma maka sinyal tersebut harus berikatan dengan reseptor baru kemudian dapat membentuk sinyal intraseluler.
3 kelas terbesar pada protein reseptor permukaan sel adalah ion-channel-linked, G-protein-linked, dan enzyme-linked receptors.
Ion-channel-linked receptors juga dikenal sebagai transmitter-gated ion channels atau ionotropic receptors. Membuka atau menutup secara singkat sebagai jawaban atas pengikatan suatu neurotransmitter.
G-protein-linked receptors: memerantarai respon terhadap berbagai macam molekul sinyal,meliputi hormon, neurotransmitter, dan perantara lokal. Semua G-protein-linked receptors termasuk famili besar homolog, 7-pass transmembrane proteins. Protein reseptor ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi enzim yang terikat pada membran plasma atau ion channel melewati protein G secara tidak langsung.
Enzyme-linked receptors memiliki 6 subfamili yaitu receptor tyrosine kinase, tyrosine-kinase associated-receptors, receptorlike tyrosine phosphatases, receptor serine/threonine kinases,receptor guanylyl cyclases, dan histidine-kinase-associated receptors. Protein reseptor ini merupakan protein transmembran dengan domain pengikatan ligan pada permukaan luar membran plasma. Contoh: kemotaksis bakteri yang diperantarai oleh histidine-kinase-associated chemotaxis receptors.
DAFTAR PUSTAKA
1. Azhar, Tauhid Nur. 2008. Dasar-dasar Biologi Molekular. Bandung: Widya Padjadjaran 2. Campbell. 2014. Biologi Edisi 10. Jakarta: Erlangga
