SYARAF. Gamaliel Septian Airlanda

(1)

SYARAF

(2)

Tujuan

Mahasiswa dapat mengetahui bentuk fisik dan

mekanisme molekuler yang terjadi dalam neuron

beserta fungsinya dalam menghantarkan informasi

(3)

Struktur dan Fungsi Neuron

•

Neuron atau Sel Syaraf: sel yang sensitif terhadap rangsang elektrik serta

berperan menghantarkan informasi dengan mengkombinasikan sinyal kimia dan elektrik.

•

Fungsi Neuron:

1. Membangun system syaraf dalam tubuh organisme

2. Mengumpulkan dan memproses informasi

3. Menganalisis informasi

(4)

1. Soma / badan sel : sebagai

pusat metabolism sel syaraf

2. Dendrit : Perpanjangan soma

yang bercabang-cabang.

Berfungsi menerima rangsang atau sinyal dari neuron lain

3. Akson / Serabut Syaraf :

bagian sel syaraf yang memandu sinyal menjauhi soma untuk diteruskan ke neuron lain. Akson dapat

berukuran sangat panjang dan memiliki mekanisme dengan ketepatan tinggi untuk

membawa informasi dengan jarak yang cukup jauh.

Contohnya: Serabut syaraf pada otot

(5)

4.

Selubung Myelin : pelindung axon berfungsi mencegah muatan listrik

keluar masuk tidak beraturan sehingga sinyal dapat berjalan secara cepat dan efisien

5.

Terminal Axon / Terminal Buttons : Serabut Syaraf atau axon yang

terbagi menjadi banyak cabang serta berhubungan dengan neuron lain, kelenjar atau serabut otot

Dendrit dan axon berkembang dari soma (badan sel) selama masa perkembangan embrio. Seluruh kehidupan neuron ditopang oleh proses sintesis dan transport protein pada soma

(6)

(7)

Organisasi Neuron

• Berdasarkan Jumlah Axonnya

1.

Unipolar : Satu batang axon yang dibagi langsung ke cabang-cabang axon (Terminal Axon)

2.

Bipolar : satu axon dan satu

dendrit

3.

Multipolar : satu axon dan banyak cabang dendrit

(8)

•

Berdasarkan Fungsinya

1. Neuron Sensoris : mengirimkan informasi dari stimulus eksternal (suara, cahaya,

tekanan atau sinyal kimia) atau informasi dari respon internal seperti: tingkat oksigen terlarut dalam darah, posisi sendi atau letak kepala. Stimulus tersebut akan diteruskan ke otak

2. Neuron Motoris : membawa sinyal ke arah otot / organ, menyebabkan kontaksi otot atau sekresi pada kelenjar tertentu

3. Interneurons : membawa sinyal dari neuron satu ke neuron yang lain tanpa koordinasi dengan system syaraf pusat

(9)

Pengelompokan Sistem Syaraf

1.

Central Nervous System/CNS (Sistem Syaraf Pusat)

• Sistem syaraf yang berguna mengolah informasi. Secara umum hewan memiliki Otak yang terletak di kepala dengan nerve cord/spinal cord yang merupakan perpanjangan CNS, terletak di bagian belakang tepat di tengah sumbu tubuh.

2. Peripheral Nervous System/PNS (Sistem Syaraf Tepi)

(10)

Komponen Pendukung Nervous System

1.

Neuroglia/glial cell : sel pengisi celah antar neuron

yang berfungsi sebagai kontrol suplai nutrisi serta

terlibat dalam proses fagositosis. Neuroglia terdiri dari:

a) Astrosit : transport nutrisi ke neuron

b) Microglia : terlibat dalam fagositosis

c) Oligodendroglia : membentuk selubung myelin pada axon CNS

(11)

Percobaan Luigi Galvani

–

Luigi Galvani (1791)

“Animal electricity _”

Electrical “fluid” passed through metal rods from muscle to nerve; discharge from muscle caused contraction

Carlo Matteucci (1840) Demonstrated that excitable tissues

produce electric current

Percobaan dilakukan dengan menggunakan otot kaki katak. Sampai pada kesimpulan bahwa setiap hewan memiliki perbedaan potensial elektrik sel yang dapat direspon dengan adanya potensial aksi.

(12)

Percobaan dengan Microelektroda

Isopotential

Entire potential difference between inside / outside localized to plasma membrane Downward deflection = Negative inside potential ( - 20 to - 100 mv ) :

(13)

a)

Tidak ada perbedaan potensial listrik yang terekam mikroelektrode ketika semuanya terendam dalam larutan garam

b)

Ketika tip mikroelektroda masuk dalam membrane plasma neuron, seketika terekam reaksi negative pada layar osiloskop

Keterangan:

Hal ini terjadi karena ketika elektoda belum masuk, membrane sel masih mampu mempertahankan muatan di dalam dan di luar sel. Namun, ketika elektroda merusak lipid bilayer dan masuk ke cytosol, elektroda tersebut menyerap muatan negative yang ada di dalam sel dan muatan negative dalam larutan garam masuk melalui celah membrane yang rusak. Dapat disimpulkan bahwa keadaan di dalam sel menjadi sangat negatif

(14)

Transport Membran yang Terjadi Pada

Sistem Syaraf

(15)

Transport Melalui Ion Channels

1. Ligand Gated

Respon terbuka atau tertutup jika berikatan dengan senyawa ligand seperti Acetylcholine (Ach)

(16)

2. Voltage Gated

Respon terbuka atau tertutup jika terjadi perubahan potensial listrik. Potensial aksi terjadi ketika

membrane plasma mengalami depolarisasi.

(17)

3.

Channel Ca2+

Ca2+ terbawa pada saat depolarisasi hampir bersamaan dengan

masuknya Na+ ke dalam sel. Fungsinya:

a.

Perambatan sinyal elektris sel

b.

Berperan sebagai messenger

intraseluler sebagai pemicu reaksi yang ada di dalam sel, seperti: pelepasan

neurotrasmiter dan kontraksi otot

(18)

•

Channel Ca2+ memiliki struktur yang hampir sama dengan channel Na+. Hanya Channel ini tersusun atas protein besar transmembrane (protein

alpha). Protein ini berikatan dengan protein transmembrane lain yang lebih kecil.

•

Ikatan dengan kompleks protein inilah yang menyebabkan channel Ca2+ berjalan cukup lambat dibandingkan Na+

(19)

Contoh Kerja Ion Channels Pada Axon

Channel Karakteristik Fungsi

Leak Channel (Terbuka pada saat axon tidak

menghantarkan impuls)

Memproduksi banyak K Memperbesar respon potensial istirahat Vrest

Voltage gated Na+ Channel

Aktif ketika axon depolarisasi dan tidak aktif hanya jika Vm

mulai menurun

Meningkatkan potensial aksi

Voltage gated Ca2+ Channel Aktif ketika axon depolarisasi namun lebih lama dari Na+

Membuat depolarisasi yang cukup lambat untuk

memasukkan ion Ca2+

Voltage gated K+ Channel

Aktif ketika axon depolarisasi dan tidak sepenuhnya inaktif

ketika Vm menurun. Lebih lama dari Na+

Mengadakan repolarisasi dengan cepat dengan potensial

(20)

Sifat Sinyal Syaraf

•

Graded response terjadi jika sinyal yang

diterima bervariasi. Terjadi pada neuron sensoris

•

All or None Signal terjadi jika sinyal yang

disalurkan tidak bervariasi. Terjadi pada interneuron atau neuron motoris.

(21)

Potensial Membran Mempengaruhi Jalannya Sinyal

•

Potensial Membran adalah perbedaan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel syaraf. Batas normal potensial

membrane: -70mV (fase istirahat), batas ambang

potensial istirahat -50 sampai -55mV

(22)

(23)

(24)

Resting Membrane Potential (RMP)

•

RMP adalah perbedaan voltase antara membrane axon di dalam dan di luar

•

Ion Na+ memiliki konsentrasi yang tinggi di luar sel, sedangkan ion K+

memiliki konsentrasi yang tinggi di dalam sel

•

Pada saat istirahat beberapa ion K+ meninggalkan sel, menyebabkan

membrane axon di luar relatif lebih banyak muatan positif dibandingkan di dalam.

(25)

Elektris Pasif Pada Membran Syaraf

•

Kedua sisi extra dan intra cell merupakan elektroda yang mengalirkan muatan.

•

Lipid bilayer adalah penyekat

(resistor) yang menghalangi muatan berpindah dengan

•

Ion channels menjadi bagian selektif sebagai penyeimbang muatan di dalam dan di luar sel

Ketiga prinsip inilah yang menjadi dasar perhitungan resistensi

(26)

Resistensi Membran Syaraf

•

Resistensi membrane adalah batas kemampuan membrane untuk tidak memasukkan ions dari luar sel ke dalam sel atau sebaliknya. Dapat dihitung dengan:

Ket:

∆V_m = perubahan potensial membrane (volts), ∆ I = perubahan arus listrik (ampere), R_in = Hambatan dalam (Ohm)

(27)

Kapasitas Membrane Syaraf

•

Kapasitas membrane adalah kemampuan membrane dalam memasukkan ion melewati lipid bilayer. Kemampuan membrane tidak lebih dari 10 pangkat minus 8 kali rata-rata kecepatan difusi. Kesimpulannya bahwa ion yang dapat melewati lipid bilayer jumlahnya dapat diabaikan karena sangat sedikit sekali.

(28)

Potensial Elektrokimia

•

Potensial elektrokimia adalah proses perpindahan muatan melalui membrane plasma. Dapat terjadi jika:

1. Perbedaan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel

2. Ion channel yang menjadi jembatan selektif permiabel sel

(29)

Percobaan Pembuktian Potensial

Elektrokimia

•

Dalam sebuah wadah terdapat 0,o1 M KCl

•

Diberikan pembatas ion selektif permiabel. Pembatas ini hanya dapat dilewati oleh K+ bukan

Cl-•

Net flux ion K+ adalah 0 karena

konsentrasi keduanya sama. Hal ini sejalan dengan potensial

(30)

•

Perlakuannya dengan menambahkan konsentrasi KCl sebanyak 0,1 M

•

Kelebihan K+ dalam kompartemen I ke kompartemen II

•

Terjadi ketidakseimbangan antara kompartemen 1 dan 2 akibat pertambahan K+

(31)

•

Equilibrium potensial

elektrokimia dipertahankan dengan keadaan kompartemen 2 yang tetap lebih positif

daripada kompatrtemen 1

•

Tidak ada pergerakan Cl- yang melewati membrane selektif

(32)

Percobaan di atas menjelaskan tentang Steady State,

bagaimana sel syaraf berada dalam posisi equilibrium dengan

komponen ion positif maupun negative berbeda antara dalam