NAMA: LINGGA WIDAYANA

TUGAS BIOLOGI SEL MOLEKULER

FARMASI 2012

NPM 066110055

24 April 2012

1.      protein sebagai katalis enzim

PROTEIN SEBAGAI KATALIS ENZIM

 Enzim
Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi.
Berdasarkan strukturnya, enzim terdiri atas komponen yang disebut apoenzim yang berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang berupa nonprotein. Gugus prostetik dibedakan menjadi koenzim dan kofaktor. Koenzim berupa gugus organik yang pada umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Kofaktor berupa gugus anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, dan Fe2+. Beberapa jenis vitamin seperti kelompok vitamin B merupakan koenzim. Jadi, enzim yang utuh tersusun atas bagian protein yang aktif yang disebut apoenzim dan koenzim, yang bersatu dan kemudian disebut holoenzim.
Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory). Menurut teori kunci-gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi aktif enzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif, yang berperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula. Berbeda dengan teori kunci gembok, menurut teori kecocokan induksi reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya induksi substrat terhadap situs aktif enzim sedemikian rupa sehingga keduanya merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi. Menurut teori ini situs aktif tidak bersifat kaku, tetapi lebih fleksibel.
Sebagai katalis dalam reaksi-reaksi di dalam tubuh organisme, enzim memiliki beberapa sifat, yaitu:
1. Enzim adalah protein, karenanya enzim bersifat thermolabil, membutuhkan pH dan suhu yang tepat.
2. Enzim bekerja secara spesifik, dimana satu enzim hanya bekerja pada satu substrat.
3. Enzim berfungsi sebagai katalis, yaitu mempercepat terjadinya reaksi kimia tanpa mengubahkesetimbangan reaksi.
4. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.
5. Enzim dapat bekerja secara bolak-balik.
6. Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan, seperti oleh suhu, pH, konsentrasi, dan lain-lain.

2. Protein Transpor: Hemoglobin dan Mioglobin

Protein heme yang terdapat pada hemoglobin dan mioglobin berfungsi dalam pengikatan oksigen, pengangkutan oksigen dan fotosintesis.

Hemoglobin juga mengangkut H⁺ dan CO₂

Selain membawa oksigen dari paru-paru ke jaringan, hemoglobin juga membawa H⁺ dan CO₂ dari jaringan ke paru-paru dan ginjal untuk dieksresikan. Dalam sel, bahan bakar organic dioksidasi oleh mitokondria membentuk  CO₂ , air dan zat- lain. Pembentukan CO₂ meningkatkan kadar H⁺ di dalam jaringan karena hidrasi CO₂ menghasilkan H₂CO₃, suatu asam lemah yang terdisosiasi membentuk H⁺dan HCO3^-.

3. Protein Pengatur: Hormon

Hormon adalah hasil sekresi kelenjar-kelenjar spesifik yang akan bekerja pada sel-sel di dekatnya dalam suatu jaringan tertentu, di samping pada sel di mana dia disintesis.

• Growth Hormon (Hormon Pertumbuhan)

Merupakan hormon esensial bagi pertumbuhan post natal dan untuk metabolism normal karbohidrat, lipid, dan mineral. Kekurangan hormone ini dapat menyebabkan gangguan pertumbuhan pada bayi.

• Insulin

Insulin berfungsi dalam pengaturan kadar glukosa dalam tubuh.

Pankreas manusia mensekresikan 40-50 unit insulin perhari oleh sel-sel B pada pulau langerhans. Peningkatan konsentrasi glukosa dlam plasma merupakan factor fisiologik yang penting yang megatur sekresi insulin. Kadar ambang sekresi insulin adalah kadar glukosa puasa plasma (80-100 mg/dl) dan respons max: 300-500 mg/dl.

Gambar 4  Metabolisme Glukosa

Segera setelah mengkonsumsi makanan kaya kalori, glukosa, asam lemak dan amino menuju ke hati. Insulin dilepaskan untuk merespons konsentrasi glukosa darah yang tinggi. Sebagian glukosa dibawa ke otak dan sebagian lagi ke jaringan otot dan jaringan lemak. Dalam hati, kelebihan glukosa dioksidasi menjadi asetil-koA yang digunakan untuk mensintesa asam lemak untuk dibawa sebagai triasilgliserol menuju jaringan otot dan jaringan lemak. NADPH yang penting untuk sintesa lemak juga dihasilkan melalui oksidasi glukosa . Kelebihan asam amino diubah menjadi piruvat dan asetil koA, yang juga digunakan dalam sintesa lemak. Lemak dari makanan bergerak melalui system limfatik, dari usus ke jaringan otot dan jaringan lemak

• Paratiroid Hormon (PTH)

PTH memulihkan konsentrasi kalsium ECF dengan bekerja langsung pada tulang dan ginjal dan secara tidak langsung pada mukosa intestinal.

Fungsi:

1. Meningkatkan laju disolusi tulang yang menggerakkan Ca²⁺ ke dalam cairan ekstrasel

2. Mengurangi bersihan/eksresi Ca lewat ginjal

3. Meningkatkan efisiensi absorpsi Ca dalam intestinum.

4. Protein sebagai pergerakan

Banyak protein yang berperan sebagai filamen, kabel, lembaran penyanggah untuk memberikan struktur biologi atau kekuatan. Massa serat otot yang segar disusun 75% dari air dan lebih dari 20% protein. Dua protein utama otot adalah aktin dan miosin.

Aktin (G-aktin) monomerik (globuler) merupakan protein dengan BM 43.000 yang menyusun 25% berat protein otot. Pada kekuatan ion yang fisiologik dan dengan adanya magnesium, G-aktin melakukan polimerisasi non kovalen hingga terbentuk filament heliks ganda tak larut yang dinamakan F-aktin. Serabut F-aktin mempunyai tebal 67 nm dengan lereng atau struktur berulang setiap 35,5 nm.

Miosin turut menyusun 55% berat protein otot dan membentuk filamen tebal. Miosin merupakan molekul heksamer asimetrik dengan berat molekul 460.000. Miosin mempunyai bagian fibrosa yang terdiri atas 2 buah heliks yang saling terpilin dan masing-masing heliks tersebut memiliki regio globuler yang terikat dengan salah satu ujung heliks. Molekul heksamer terdiri atas satu pasang rantai berat dan dua pasang rantai ringan.

Bagaimana hidrolisis ATP dapat menghasilkan gerakan yang makroskopik?

Kontraksi otot terdiri atas pengikatan dan pelepasan secara siklus bagian region globuler myosin dengan filament F-aktin. Interaksi ini menyebabkan filament aktin dan miosin saling bergeser satu sama lain. Energi dipasok oleh ATP yang terhidrolisis. Siklus biokimiawi kontraksi otot terdiri atas 5 tahap, seperti tampak pada gambar 4, yaitu:

• Miosin sendiri dapat menghidrolisis ATP dan Pi, namun tidak dapat melepaskan produk hasil hidrolisis ini
• Miosin yang mengandung ADP dan Pi dapat berputar bebas dengan sudut yang besar untuk menentukan lokasi dan mengikat F-aktin sehingga membentuk sudut sekitar 90⁰ dengan sumbu serabut otot.
• Interaksi di atas menggalakkan pelepasan ADP dan Pi dari kompleks aktin-miosin. Karena bentuk energy yang paling rendah untuk ikatan aktomiosin adalah 45⁰, myosin mengubah sudutnya dengan menarik aktin (10-15 nm) kea rah pusat sarkomer.
• Molekul ATP yang baru akan terikat dengan kompleks miosin-F-aktin.
• Miosin-ATP punya afinitas yang jelek terhadap aktin sehingga kaput miosin (ATP) dilepaskan dari F-aktin. Tahap terakhir ini merupakan tahap relaksasi yaitu proses yang sangat bergantung pada pengikatan ATP dengan kompleks aktin-miosin.

5. Protein Struktural

α-Keratin adalah protein serat utama yang dibuat oleh sel epidermis. α-Keratin memberikan perlindungan eksternal bagi vertebrata. Protein ini menyusun hampir seluruh berat kering dari rambut, wol, sayap, kuku, cakar, duri, sisik, tanduk, kuku kuda, kulit penyu.

Fibrinogen dan Trombin adalah protein yang terlibat dalam proses hemostatis. Hemostatis adalah peristiwa penghentian perdarahan yang terjadi setelah terputusnya keutuhan vaskuler.

6.  Protein Nutrien dan Penyimpan

Protein nutrien dan penyimpan terdapat pada:

• Biji tumbuhan menyimpan protein nutrient yang dibutuhkan untuk pertumbuhan embrio tanaman. Contohnya: protein biji gandum, jagung, dan beras

• Ovalbumin, protein nutrient pada putih telur

• Kasein, protein utama pada susu

7. Protein sebagai pertahanan tubuh

Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut. Pertahanan tubuh atau imunisasi Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibodi, yaitu suatu protein khusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang masuk ke dalam tubuh seperti virus, bakteri, dan sel- sel asing lain.

Sistem kerja pada imun dan fibrin

STRUKTUR DAN FUNGSI IMUNOGLOBULIN

Manusia dan Vertebrata lainnya memiliki sistem pertahanan tubuh yang berperan untuk melindungi dirinya dari serangan agen-agen penyebab penyakit. Sistem pertahanan tersebut dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu:

1.    Pertahanan Nonspesifik yang memiliki sifat alami (innate) artinya sudah ada sejak organisme itu lahir dan berlaku bagi semua agen infeksi, dan

2.    Pertahanan Spesifik atau disebut juga pertahanan perolehan (acquired) karena pertahanan ini diperoleh setelah adanya rangsangan oleh benda asing (agen infeksi). Pertahanan spesifik merupakan tanggungjawab dari klone-klone sel limfosit B yang masing-masing spesifik terhadap antigen. Adanya interaksi antara antigen dengan klone limfosit B akan merangsang sel tersebut untuk berdiferensiasi dan berproliferasi sehingga didapatkan sel yang mempunyai ekspresi klonal untuk menghasilkan antibodi.

A.     Struktur Imunoglobulin

Imunoglobulin atau antibodi adalah sekelompok glikoprotein yang terdapat dalam serum atau cairan tubuh pada hampir semua mamalia. Imunoglobulin termasuk dalam famili glikoprotein yang mempunyai struktur dasar sama, terdiri dari 82-96% polipeptida dan 4-18% karbohidrat. Komponen polipeptida membawa sifat biologik molekul antibodi tersebut. Molekul antibodi mempunyai dua fungsi yaitu mengikat antigen secara spesifik dan memulai reaksi fiksasi komplemen serta pelepasan histamin dari sel mast.

Pada manusia dikenal 5 kelas imunoglobulin. Tiap kelas mempunyai perbedaan sifat fisik, tetapi pada semua kelas terdapat tempat ikatan antigen spesifik dan aktivitas biologik berlainan. Struktur dasar imunoglobulin terdiri atas 2 macam rantai polipeptida yang tersusun dari rangkaian asam amino yang dikenal sebagai rantai H (rantai berat) dengan berat molekul 55.000 dan rantai L (rantai ringan) dengan berat molekul 22.000. Tiap rantai dasar imunoglobulin (satu unit) terdiri dari 2 rantai H dan 2 rantai L. Kedua rantai ini diikat oleh suatu ikatan disulfida sedemikian rupa sehingga membentuk struktur yang simetris. Yang menarik dari susunan imunoglobulin ini adalah penyusunan daerah simetris rangkaian asam amino yang dikenal sebagai daerah domain, yaitu bagian dari rantai H atau rantai L, yang terdiri dari hampir 110 asam amino yang diapit oleh ikatan disulfid interchain, sedangkan ikatan antara 2 rantai dihubungkan oleh ikatan disulfid interchain. Rantai L mempunyai 2 tipe yaitu kappa dan lambda, sedangkan rantai H terdiri dari 5 kelas, yaitu rantai G (γ), rantai A (α), rantai M (μ), rantai E (ε) dan rantai D (δ). Setiap rantai mempunyai jumlah domain berbeda. Rantai pendek L mempunyai 2 domain; sedang rantai G, A dan D masing-masing 4 domain, dan rantai M dan E masing-masing 5 domain.

Rantai dasar imunoglobulin dapat dipecah menjadi beberapa fragmen. Enzim papain memecah rantai dasar menjadi 3 bagian, yaitu 2 fragmen yang terdiri dari bagian H dan rantai L. Fragmen ini mempunyai susunan asam amino yang bervariasi sesuai dengan variabilitas antigen. Fab memiliki satu tempat tempat pengikatan antigen (antigen binding site) yang menentukan spesifisitas imunoglobulin. Fragmen lain disebut Fc yang hanya mengandung bagian rantai H saja dan mempunyai susunan asam amino yang tetap. Fragmen Fc tidak dapat mengikat antigen tetapi memiliki sifat antigenik dan menentukan aktivitas imunoglobulin yang bersangkutan, misalnya kemampuan fiksasi dengan komplemen, terikat pada permukaan sel makrofag, dan yang menempel pada sel mast dan basofil mengakibatkan degranulasi sel mast dan basofil, dan kemampuan menembus plasenta.

Enzim pepsin memecah unit dasar imunoglobulin tersebut pada gugusan karboksil terminal sampai bagian sebelum ikatan disulfida (interchain) dengan akibat kehilangan sebagian besar susunan asam amino yang menentukan sifat antigenik determinan, namun demikian masih tetap mempunyai sifat antigenik. Fragmen Fab yang tersisa menjadi satu rangkaian fragmen yang dikenal sebagai F(ab2) yang mempunyai 2 tempat pengikatan antigen.

B.     Klasifikasi Imunoglobulin

Klasifikasi imunoglobulin berdasarkan kelas rantai H. Tiap kelas mempunyai berat molekul, masa paruh, dan aktivitas biologik yang berbeda. Perbedaan antar subkelas lebih sedikit dari pada perbedaan antar kelas.

1.      Imunoglobulin G

IgG mempunyai struktur dasar imunoglobulin yang terdiri dari 2 rantai berat H dan 2 rantai ringan L. IgG manusia mempunyai koefisien sedimentasi 7 S dengan berat molekul sekitar 150.000. Pada orang normal IgG merupakan 75% dari seluruh jumlah imunoglobulin.

Imunoglobulin G terdiri dari 4 subkelas, masing-masing mempunyai perbedaan yang tidak banyak, dengan perbandingan jumlahnya sebagai berikut: IgG1 40-70%, IgG2 4-20%, IgG3 4-8%, dan IgG4 2-6%. Masa paruh IgG adalah 3 minggu, kecuali subkelas IgG3 yang hanya mempunyai masa paruh l minggu. Kemampuan mengikat komplemen setiap subkelas IgG juga tidak sama, seperti IgG3 > IgGl > IgG2 > IgG4. Sedangkan IgG4 tidak dapat mengikat komplemen dari jalur klasik (ikatan C1q) tetapi melalui jalur alternatif. Lokasi ikatan C1q pada molekul IgG adalah pada domain CH2.

Sel makrofag mempunyai reseptor untuk IgG1 dan IgG3 pada fragmen Fc. Ikatan antibodi dan makrofag secara pasif akan memungkinkan makrofag memfagosit antigen yang telah dibungkus antibodi (opsonisasi). Ikatan ini terjadi pada subkelas IgG1 dan IgG3 pada lokasi domain CH3.

Bagian Fc dari IgG mempunyai bermacam proses biologik dimulai dengan kompleks imun yang hasil akhirnya pemusnahan antigen asing. Kompleks imun yang terdiri dari ikatan sel dan antibodi dengan reseptor Fc pada sel killer memulai respons sitolitik (antibody dependent cell-mediated cytotoxicity = ADCC) yang ditujukan pada antibodi yang diliputi sel. Kompleks imun yang berinteraksi dengan sel limfosit pada reseptor Fc pada trombosit akan menyebabkan reaksi dan agregasi trombosit. Reseptor Fc memegang peranan pada transport IgG melalui sel plasenta dari ibu ke sirkulasi janin.

2.      Imunoglobulin M

Imunoglobulin M merupakan 10% dari seluruh jumlah imunoglobulin, dengan koefisien sedimen 19 S dan berat molekul 850.000-l.000.000. Molekul ini mempunyai 12% dari beratnya adalah karbohidrat. Antibodi IgM adalah antibodi yang pertama kali timbul pada respon imun terhadap antigen dan antibodi yang utama pada golongan darah secara alami. Gabungan antigen dengan satu molekul IgM cukup untuk memulai reaksi kaskade komplemen.

IgM terdiri dari pentamer unit monomerik dengan rantai μ dan C_H. Molekul monomer dihubungkan satu dengan lainnya dengan ikatan disulfida pada domain CH4 menyerupai gelang dan tiap monomer dihubungkan satu dengan lain pada ujung permulaan dan akhirnya oleh protein J yang berfungsi sebagai kunci.

3.      Imunoglobulin A (IgA)

Adalah Imunoglobulin utama dalam sekresi selektif, misalnya pada susu, air liur, air mata dan dalam sekresi pernapasan, saluran genital serta saluran pencernaan atau usus (Corpo Antibodies). Imunoglobulin ini melindungi selaput mukosa dari serangan bakteri dan virus. Ditemukan pula sinergisme antara IgA dengan lisozim dan komplemen untuk mematikan kuman koliform. Juga kemampuan IgA melekat pada sel polimorf dan kemudian melancarkan reaksi komplemen melalui jalan metabolisme alternatif.

Tiap molekul IgA sekretorik berbobot molekul 400.000 terdiri atas dua unit polipeptida dan satu molekul rantai-J serta komponen sekretorik. Sekurang-kurangnya dalam serum terdapat dua subkelas IgA1 dan IgA2. Terdapat dalam serum terutama sebagai monomer 7S tetapi cenderung membentuk polimer dengan perantaraan polipeptida yang disintesis oleh sel epitel untuk memungkinkan IgA melewati permukaan epitel, disebut rantai-J. Pada sekresi ini IgA ditemukan dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat kombinasi dengan suatu protein khusus, disebut Secretory Component yang disintesa oleh sel epitel lokal dan juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma.

4.      Imunoglobulin D

Konsentrasi IgD dalam serum sangat sedikit (0,03 mg/ml), sangat labil terhadap pemanasan dan sensitif terhadap proteolisis. Berat molekulnya adalah 180.000. Rantai δ mempunyai berat molekul 60.000 – 70.000 dan l2% terdiri dari karbohidrat. Fungsi utama IgD belum diketahui tetapi merupakan imunoglobulin permukaan sel limfosit B bersama IgM dan diduga berperan dalam diferensiasi sel ini.

5.      ImunoglobulinE (IgE)

Didalam serum ditemukan dalam konsentrasi sangat rendah. IgE apabila disuntikkan ke dalam kulit akan terikat pada Mast Cells dan Basofil. Kontak dengan antigen akan menyebabkan degranulasi dari Mast Cells dengan pengeluaran zat amin yang vasoaktif. IgE yang terikat ini berlaku sebagai reseptor yang merangsang produksinya dan kompleks antigen-antibodi yang dihasilkan memicu respon alergi  Anafilaktik melalui pelepasan zat perantara.

Pada orang dengan hipersensitivitas alergi berperantara antibodi, konsentrasi IgE akan meningkat dan dapat muncul pada sekresi luar. IgE serum secara khas juga meningkat selama infeksi parasit cacing.

C.     Antigen Binding Sites Dari Imunoglobulin

D.    Fungsi Dan Sifat Antibodi

1.         Imunoglobulin G ( Ig G) disebut juga rantai – γ (gamma)

Tiap molekul IgG terdiri atas dua rantai L dan dua rantai H yang dihubungkan oleh ikatan disulfida (rumus molekul H₂L₂). Oleh karena itu imunoglobulin ini mempunyai dua tempat pengikatan antigen yang identik, meka disebut divalen. IgG merupakan antibodi dominan pada respon sekunder dan menyusun pertahanan yang penting melawan bakteti dan virus. Ini merupakan satu-satunya antibodi yang mampu melintasi plasenta,oleh karena itu merupakan imunoglobulin yang paling banyak ditemukan pada bayi yang baru lahir.

Immunoglobulin ini yang paling banyak di dalam tubuh, dihasilkan dalam jumlah besar ketika tubuh terpajan ulang ke antigen yang sama. Ia memberikan proteksi utama pada bayi terhadap infeksi selama beberapa minggu setelah lahir karena IgG mampu menembus jaringan plasenta. IgG yang dikeluarkan melalui cairan kolostrum dapat menembus mukosa usus bayi dan menambah daya kekebalan. IgG lebih mudah menyebar ke dalam celah-celah ekstravaskuler dan mempunyai peranan utama menetralisis toksin kuman dan melekat pada kuman sebagai persiapan fagosistosis serta memicu kerja system komplemen. Dikenal 4 subklas yang disebut IgG1, IgG2, IgG3 dan IgG4. Perbedaannya terletak pada rantai berat (H) yang disebut 1, 2, 3 dan 4.

2.         Imunoglobulin A ( Ig A) disebut juga rantai –α (alpha).

Merupakan imunoglobulin utama pada hasil sekresi misalnya susu, saliva dan air mata serta sekresi traktus respiratorius, intestinal dan genital. Imunoglobulin ini melindungi membran mukosa dari serangan bakteri dan virus. Tiap molekul IgA terdiri atas dua unit H₂L₂ dan satu molekul terdidi atas rantai J dan komponen sekresi, molekul yang disebut terakhir merupakan protein yang diturunkan dari celah reseptor poli-Ig. Reseptor ini mengikat dimer IgA dan mempermudah transpornya melintasi epitel mukosa. Beberapa bakteri (misalnya neisseria) dapat merusak IgA1 dengan cara menghasilkan protase sehingga menghalangi imunitas yang diperantarai antibodi pada permukaan mukosa

IgA dihasilkan paling banyak dalam bentuk dimer yang tahan terhadap proteolisis berkat kombinasi dengan suatu zat protein khusus, disebut secretory component, oleh sel-sel dalam membrane mukosa. Imunoglobin yang dikeluarkan secara selektif di dalam sekresi air ludah, keringat, air mata, lendir hidung, kolostrum, sekresi saluran pernapasan dan sekresi saluran pencernaan. IgA yang keluar dengan sekret juga diproduksi secara lokal oleh sel plasma. Kehadirannya dalam kolostrum (air susu pertama keluar pada mamalia yang menyusui) membantu melindungi bayi dari infeksi gastrointestinal. Fungsi utama IgA adalah untuk mencegah perlautan virus dan bakteri ke permukaan epitel. Fungsi IgA setelah bergabung dengan antigen pada mikroorganisme mungkin dalam pencegahan melekatnya mikroorganisme pada sel mukosa.

3.         Imunoglobulin M ( Ig M) disebut juga rantai –µ (mu)

IgM adalah antibodi pertama yang bersirkulasi sebagai respons terhadap pemaparan awal ke suatu antigen. Konsentrasinya dalam darah menurun secara cepat. Hal ini secara diagnostik bermanfaat karena kehadiran IgM umumnya mengindikasikan adanya infeksi baru oleh pathogen yang menyebabkan pembentukannya. IgM terdiri dari lima monomer yang tersusun dalam struktur pentamer. IgM berfungsi sebagai reseptor permukaan sel B untuk tempat antigen melekat dan disekresikan dalam tahap-tahap awal respons sel plasma. IgM sangat efisien untuk reaksi aglutinasi dan reaksi sitolitik, dan karena timbulnya cepat setelah infeksi dan tetap tinggal dalam darah maka IgM merupakan daya tahan tubuh penting pada bakterimia.

Ini merupakan imunoglobulin yang efisien dalam proses aglutinasi fiksasikomplemen dan reaksi antigen-antibodi lainnya serta penting juga dalam menjadi pertahanan dalam melawan bakteri dan virus. Karena interaksi imunoglobulin ini dengan antigen dapat melibatkan semua tempat pengikatan antigen tersebut, maka imunonoglobulin ini mempunyai tingkat afinitas yang paling tinggi dibandingkan dengan semua imunoglobulin lainnya.

4.         Imunoglobulin D ( Ig D) disebut juga rantai –δ (delta)

Imunoglobulin ini tidak mengaktifkan system komplemen dan tidak dapat menembus plasenta. IgD terutama ditemukan pada permukaan sel B, yang kemungkinan berfungsi sebagai suatu reseptor antigen yang diperlukan untuk memulai diferensiasi sel-sel B menjadi plasma dan sel B memori. Ini juga terjadi pada beberapa sel leukemia limfatik. Di dalam serum immunoglobulin ini hanya terdapat dalam jumlah sedikit.

5.         Imunoglobulin E ( Ig E) disebut juga rantai –ε (epsilon)

Dihasilkan pada saat respon alergi seperti asma dan biduran. Peranan IgE belum terlalu jelas. Di dalam serum, konsentrasinya sangat rendah, tetapi kadarnya akan naik jika terkena infeksi parasit tertentu, terutama yang disebabkan oleh cacing. IgE berukuran sedikit lebih besar dibandingkan dengan molekul IgG dan hanya mewakili sebagian kecil dari total antibodi dalam darah. Daerah ekor berikatan dengan reseptor pada sel mast dan basofil dan, ketika dipicu oleh antigen, menyebabkan sel-sel itu membebaskan histamine dan zat kimia lain yang menyebabkan reaksi alergi.

Regio Fc dari IgE terikat pada reseptor pada permukaan sel mast dan basofil. IgE yang terikat ini bertindak sebagai reseptor antigen yang menstimulasi produksinya sehingga terbentuk kompleks antigen-antibodi yang memicu terjadinya respon alergi tipe cepat (anafilaksis) melalui pelepasan mediator. Pada orang dengan hipersensivitas alergi yang diperantarai antibodi tersebut, IgE meningkat dengan cepat dan IgE dapat terdapat pada sekresi eksternal. IgE serum juga meningkat secara tipikal selama infeksi cacing.

Struktur dan fungsi IgG dapat dipecah oleh enzim pepsin dan papain menjadi beberapa fragmen yang mempunyai sifat biologi yang khas. Perlakuan dengan pepsin dapat memisahkan Fab2 dari daerah persambungan hinge (engsel). Karena Fab2 adalah merupakan molekul bivalen sehingga ia dapat mempresipitasi antigen. Enzim papain dapat memutus daerah hinge diantara CH1 dan CH2 untuk membentuk dua fragmen yang identik dan dapat bertahan dengan reaksi antigen-antibodi dan juga satu non-antigen-antibodi fragmen yaitu daerah fragmen kristalisabel (Fc). Bagian Fc ini adalah glikosilat yang mempunyai banyak fungsi efektor (yaitu: binding komplemen, binding dengan sel reseptor pada makrofag dan monosit dan sebagainya) dan dapat digunakan untuk membedakan satu klas antibodi dengan lainnya

FIBRIN

Dalam diri manusia selain tedapat darah ternyata dalam diri manusia juga terdapat plasma darah, Plasma darah ini merupakn zat anti bodi bagi manusia. Plasma darah juga punya cirri umum yaitu plasma darah merupakan cairan darah yang punya warna merah kekuningan. Karena Plasma darah ini  tersusun dari 90% air dan protein terlarut (alBumin, gloBumin, dan fibrinogen). Apabila plasma darah diambil fibrinogennya maka yang akan tersisa adalah suatu cairan yang berwarna kuning yang biasa dinamakan serum. Dan Di dalam serum inilah, terdapat  suatu zat yaitu zat antibodi. Plasma darah adalah komponen darah berbentuk cairan berwarna kuning yang menjadi medium sel-sel darah, dimana sel darah ditutup, yang berbentuk butiran-butiran darah. Di dalamnya terkandung benang-benang fibrin/fibrinogen yang berguna untuk menutup luka yang terbuka.

Plasma darah merupakan komponen terbesar dalam darah, dimana besar volume nya 55% dari volume darah yang terdiri dari 90% berupa air dan 10% berupa larutan protein, glukosa, faktor koagulasi, ion mineral, hormon dan karbon dioksida. Karena dinding kapiler permiabel bagi air dan elektrolit maka plasma darah selalu ada dalam pertukaran zat dengan cairan interstisial. Dalam waktu 1 menit sekitar 70% cairan plasma bertukaran dengan cairan interstisial.

Fungsi plasma darah adalah mengangkut sari makanan ke sel-sel serta membawa sisa pembakaran dari sel ke tempat pembuangan serta menghasilkan zat kekebalan tubuh terhadap penyakit atau zat antibodi.

Isi Kandungan Plasma Darah Manusia :
1. Gas oksigen, nitrogen dan karbondioksida
2. Protein seperti fibrinogen, albumin dan globulin
3. Enzim
4. Antibodi
5. Hormon
6. Urea
7. Asam urat
8. Sari makanan dan mineral seperti glukosa, gliserin, asam lemak, asam amino, kolesterol, dan sebagainya.

Plasma darah dapat dipisahkan di dalam sebuah tuba berisi darah segar yang telah dibubuhi zat anti-koagulan yang kemudian diputar sentrifugal sampai sel darah merah jatuh ke dasar tuba, sel darah putih akan berada di atasnya dan membentuk lapisan buffy coat, plasma darah berada di atas lapisan tersebut dengan kepadatan sekitar 1025 kg/m3.

Serum darah adalah plasma tanpa fibrinogen, sel dan faktor koagulasi lainnya. Fibrinogen menempati 4% alokasi protein dalam plasma dan merupakan faktor penting dalam proses pembekuan darah.

Protein plasma juga mempunyai peran yang penting dalam pengaturan distribusi air antara plasma dan ruang interstisial, karena sebagai protein ia tidak dapat melewati dinding kapiler. Dengan demikian, tekanan osmotik koloidnya akan menahan air dalam sirkulasi darah. Peran yang terbesar dilakukan albumin (±80%). Albumin juga mempunyai arti yang besar untuk ikatan protein obat.

Tekanan osmosis plasma yaitu 7,3 atm dan dijaga dengan pengaturan osmosis yang berfungsi dengan baik. Pada tekanan ini, yang berperan sampai 96% elektrolit anorganik. Perbandingan ion yang satu terhadap ion yang lain dan pH plasma juga dijaga hampir tetap oleh proses pengaturan khusus. Kation dengan konsentrasi plasma tertinggi adalah natrium sedangkan anion plasma yang secara kuantitatif paling berarti adalah klorida

Protein plasma terdiri dari :
a. Albumin
Berfungsi untuk menjaga tekanan osmosis darah
b. Globulin
Berfungsi untuk membentuk hemoglobin, protrombin dan antibodi (serum darah)
c. Fibrinogen
Berfungsi untuk membekukan darah

Serum darah:
Serum darah dibangun oleh senyawa globulin, terdiri dari:
a. Aglutinin
Berfungsi untuk menggumpalkan protein asing (antigen = aglutinogen)
b. presipitin
Berfungsi untuk mengendapkan antigen
c. Antitoksi
Berfungsi untuk menghancurkan atau memecahkan antigen
d. Opsonin
Berfungsi untuk menggiatkan sifat fagosit dari leukosit

Nama: Lingga Widayana

Npm:066110055

Tugas Biologi Sel Molekuler

     Protein carrier

1-Pada symport (coupled transport  yang melewatkan ion pertama dan kedua pada arah yang sama)

substansi yang dicotransport bergerak searah gerakan ion. Diantara metabolit penting dan ion yang digerakkan secara aktif ke dalam sel dengan symport adalah gula dan Na⁺⁺.

2-Pada antipor(kedua molekul ditranspor dengan arah berlawanan).  substansi yang

bergerak dalam arah berlawanan dengan gerakan ion. Pola ini umumnya terbatas untuk ion. misalnya pompa Na-K.

3-uniport (transpor satu molekul)

Uniport Transport sederhana suatu molekul dari sisi membran yang satu ke sisi yang lain.

 Misalnya

-pengambilan asam amino dari usus halus ke sel-sel yang membatasinya memerlukan pengikatan ion Na+ dan asam amino secara bersamaan ke protein transporter yang sama

-protein pengikat kalsium

-pada pangkal kapiler Glomerulus

1.pendahuluan

-Apa itu kanal ion?

Kanal ion merupakan protein membran yang terdapat pada lapisan lipid membran sel, tersusun dari beberapa sub-unit protein membentuk suatupori-pori. Kanal ion tersusun atas beberapa subunit protein, dimana subunit alfa adalah subunit terbesar dan utama..

subunit alfa terdiri dari 4 domain homolog (liat di gambar yg warna ijo, biru muda, ijo-biru g jelas & ungu) yg masing2 terdiri dari 6 segmen yg melintasi membran di masing2 homolog.

struktur kanal ion teraktivasi voltase

Gambar di atas menunjukkan struktur kanal ion jenis teraktivasi voltase (voltage gatted channel), yaitu kanal Na+, K+, Ca++. Struktur dan fungsi dari kanal2 teraktivasi voltase tersebut mirip. perbedaannya adalah pada subunit alfa pada kanal ion Na+ dan Ca++ terdiri dari 4 domain sedangkan kanal ion K+ hanya 1 domain

gambaran sederhana kanal ion K+

Fungsi Kanal ion:

1. Transport ion

2. Pengaturan potensial listrik melintasi membran sel

3. Signaling sel (Kanal Ca++)

Gangguan pada kanal ion dapat menyebabkan penyakit, misalnya:

1. Aritmia : terjadi gangguan pada kanal Na+, K+, Ca++ pada otot jantung

2. Diabetes : pada kanal Ca++, K+

3. Epilepsi : pada kanal Na

1.      Voltage-gate channel (kanal ion teraktivasi voltase).

Kanal ini bisa berespon jika ada perubahan potensial membran sel. Kalau terjadi depolarisasi kanal ini akan membuka, nah kalau terjadi hiper polarisasi maka akan menutup. Contoh Kanal ion Na+ dan K+. kanal yg 1 ini diaktivasi oleh perubahan voltase (potensial aksi). Kanal akan membuka jika terjadi depolarisasi dan menutup jika terjadi hiperpolarisasi

depolarisasi :  peristiwa berkurangnya perbedaan polaritas pada membran sel antara daerah intrasel dan ekstrasel.  depolarisasi terjadi saat ada ion positif yg masuk ke sel (misal Na+)

perbedaan muatan listrik normalnya kan -60 sampai -80. yang dimaksud depolarisasi yaitu ‘kenegatifan’nya berkurang. misal dai -60 jadi -20 atau bahkan positif.

hiperpolarisasi : peristiwa meningkatnya perbedaan polaritas pada membran sel antara daerah intrasel dan ekstrasel

ini kebalikan yg depolarisasi. perbedaan muatan listrik menjadi semakin besar (negatif). terjadi saat kanal ion K+ terbuka dan ion K keluar. atau dapat juga terjadi saat ion Cl- masuk ke dalam sel.

contohnya: kanal ion Na+, K+, Ca++

Hantar hantar sinyal

1. Saat ada stimulus berupa voltase maka kanal Na+ akan terbuka

2. Natrium yg banyak di luar sel akan masuk ke dalam sel (ingat dari yg konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah)

3.Nah karena ion natrium itu positif, maka intrasel yang semula negatif akan mengalami depolarisasi karena perbedaan potensialnya dengan ekstrasel berkurang

4. Kemudian kanal K+ yg mengendus perubahan itu (err lebih tepatnya merasakan perbedaan potensial) akan membuka sementara kanal Na+ menutup. Kanal K+ akan mengusir ion2 kalium agar keluar dari sel untuk mengembalikan potensial seperti saat resting potential

5. Well it works! terjadi repolarisasi (potensial kembali ke keadaan semula)

6. Eits kelebihan, sampe jadi negatif -76 mV (hiperpolarisasi)! err yaudahlah mending balik kayak semula aja. lah piye baliknone? tenang kan ada pompa Na+/K+ ATPase

7. Namanya juga ATPase dia butuh ATP untuk mengembalikan ion2 natrium dan kalium pulang ke rumahnya masing2. di pompa ini 3 natrium dikeluarkan dan 2 kalium dimasukkan ke dalam sel

2. Kanal ion Kalsium

- Ca++ merupakan molekul signaling dan second messenger

- Konsentrasi Ca++ dalam sel sangat kecil (10-20 nM) sedangkan di ekstra sel (1-2 mM)

macam2nya:

1 L channels (L-type) atau long open time

banyak dijumpai pada otot jantung, sel otot plos dan otak

target aksi obat2 antiangina dan antihipertenti golongan antagonis Ca++, contohnya verapamil, nifedipin, diltiazem

2. T channels (T-type) atau tiny atau transient current

diaktivasi oleh depolarisasi yg kecil

target aksi etosuksimid, obat anti epilepsi jenis petit mal

3. N channel (N-type) yang berarti neuronal

diaktivasi oleh depolarisasi yg besar

utamanya berperan dalam pelepasan neurotransmitter pada ujung saraf

4. P channel (P-type) yang berarti Purkinje

berperan dalam pelepasan neurotransmitter dari ujung saraf

Cara menjaga kadarnya dalam sel

Calcium diperlukan dalam jumlah yg kecil di sel. Untuk menjaganya, maka dilakukan regulasi sebagai berikut:

1. Pada kondisi normal, jika kadar kalsium berlebihan maka NCX (Natrium Calcium Exchanger) lah yg mengeluarkannya.

2. atau di simpan di retikulum endoplasma melalui pompa Ca-ATPase

3. atau di simpan di mitokondria dengan bantuan pompa Ca berkapasitas tinggi

2. Ligand-gate channel (Kanal ion teraktivasi Ligand).

 Kanal ini akan berespon oleh keberadaan molekul ligand spesifik yang ada didaerah ekstra sel ditempat kanal ada. Contoh: reseptor asetilkolin Nikotinik, reseptor NMDA dan lain-lain.

Bentuk paling terkenal dari memori saraf adalah proses yang disebut potensiasi jangka panjang (LTP disingkat), yang beroperasi pada sinapsis yang menggunakan neurotransmitter glutamat yang bekerja pada tipe khusus dari reseptor yang dikenal sebagai reseptor NMDA. Reseptor NMDA memiliki "asosiatif" properti: jika dua sel yang terlibat dalam sinaps keduanya diaktifkan pada sekitar saat yang sama, saluran terbuka yang memungkinkan kalsium mengalir ke sel target. Masuknya kalsium memulai kaskade utusan kedua yang akhirnya mengarah pada peningkatan jumlah reseptor glutamat dalam sel target, sehingga meningkatkan kekuatan efektif sinaps. Perubahan dalam kekuatan dapat berlangsung selama minggu atau lebih. Sejak penemuan LTP pada tahun 1973, jenis lain dari jejak memori sinaptik telah ditemukan, yang melibatkan peningkatan atau penurunan dalam kekuatan sinaptik yang disebabkan oleh berbagai kondisi, dan terakhir untuk periode variabel waktu. Semua bentuk modifiability sinaptik, secara kolektif, menimbulkan plastisitas saraf, yaitu, kemampuan untuk sistem saraf untuk menyesuaikan diri dengan variasi lingkungan.