MEKANISME KOMUNIKASI SEL PDF

MEKANISME KOMUNIKASI SEL Dr. Rachmat Hidayat, M.Sc Percetakan dan Penerbit  Dilarang memperbanyak, mencetak, menerbitkan sebagian maupun seluruh buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit Ketentuan Pidana...

MEKANISME KOMUNIKASI SEL Dr. Rachmat Hidayat, M.Sc Percetakan dan Penerbit  Dilarang memperbanyak, mencetak, menerbitkan sebagian maupun seluruh buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit Ketentuan Pidana Kutipan Pasal 72 Undang-undang Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta 1. Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak melakukan sebagaimana dimaksud dalam pasal 2 ayat (1) atau pasal 49 ayat (1) dan ayat (2) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp. 1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 5.000.000,00 (lima juta rupiah). 2. Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau hak terkait sebagaimana dimaksud pada ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah) MEKANISME KOMUNIKASI SEL Penulis : Dr. Rachmat Hidayat, M.Sc Layout : Tri Septiana Kebela Desain Cover : Ismoko Hak Penerbit pada NoerFikri Palembang Anggota IKAPI (No. 012/SMS/13) Dicetak oleh NoerFikri Offset Jl. Mayor Mahidin No. 142 Palembang – Indonesia  30126 Telephone : 0711 366625 Fax : 0711 366625 Email : [email protected] Cetakan I : November 2020 16,24 x 25 x, 196 hlm Hak Cipta dilindungi Undang-undang pada Penulis All right reserved ISBN :978-602-447-614-4 ii  KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas kuasaNya sehingga penulisan buku ini dapat dilakukan secara lancar tanpa hambatan. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW atas inspirasi Beliau yang tiada kenal lelah untuk memajukan serta menyelamatkan umat dari keterbelakangan, kejahiliayahan serta kebodohan. Penyediaan buku acuan yang berbahasa Indonesia merupakan sebuah keniscayaan dan teramat penting bagi optimalisasi pendidikan dan penelitian di Indonesia. Buku ini diharapkan dapat membantu para mahasiswa dan peneliti dalam optimalisasi penelitian guna kepentingan pendidikan maupun kepentingan penelitian. Penulis menyadari buku ini masih amat jauh dari kesempurnaan. Masukan dan saran senantiasa kami harapkan demi menyempurnakan buku ini. Palembang, 25 Oktober 2020 Penulis iii  DAFTAR ISI Halaman Depan................................................................................. i Kata Pengantar................................................................................... iii Daftar Isi........................................................................................... iv Mekanisme Komunikasi Sel Prinsip Umum Komunikasi Sel......................................................... 3 Molekul Sinyal Ekstraseluler Mengikat Reseptor Tertentu.............. 5 Molekul Sinyal Ekstraseluler Dapat Beraksi Dari Jarak Pendek Atau Panjang..................................................................................... 6 Gap Junctions Memungkinkan Sel Tetangga Untuk Berbagi Informasi Sinyal................................................................................ 13 Setiap Sel Diprogram Untuk Menanggapi Kombinasi Spesifik Dari Molekul Sinyal Ekstraseluler............................................................ 14 Berbagai Jenis Sel Biasanya Menanggapi Berbeda Dengan Molekul Sinyal Ekstraseluler Yang Sama....................................................... 16 Nasib Beberapa Sel Berkembang Tergantung Pada Posisinya Dalam Gradien Morfogen................................................................. 18 Sel Dapat Mengubah Konsentrasi Molekul Intraseluler Dengan Cepat Hanya Jika Masa Hidup Molekulnya Pendek......................... 19 Sinyal Gas Nitrit Oksida Dengan Secara Langsung Mengatur Aktivitas Protein Tertentu Di Dalam Sel Target............................... 22 Reseptor Nuklir Adalah Protein Pengatur Gen Modulasi Ligan....... 25 iv Tiga Kelas Protein Reseptor Permukaan Sel Terbesar Adalah Reseptor Saluran Ion, Reseptor G-Protein, Dan Reseptor Kopling Enzim................................................................................................ 31 Reseptor-Reseptor Permukaan-Sel Yang Paling Diaktifkan Menyalurkan Melalui Molekul Kecil Dan Jaringan Protein Pemberian Sinyal Intraseluler........................................................... 33 Banyak Protein Pemberian Intraseluler Berfungsi Sebagai Saklar Molekul Yang Diaktifkan Oleh Fosforilasi Atau Pengikatan Gtp.... 36 Kompleks Sinyal Intraseluler Meningkatkan Kecepatan, Efisiensi, Dan Kekhususan Respons................................................................. 41 Domain Interaksi Modular Memediasi Interaksi Antara Protein Sinyal Intraseluler............................................................................. 44 Sel Dapat Menggunakan Berbagai Mekanisme Untuk Merespon Mendadak Terhadap Konsentrasi Bertambah Dari Sinyal Ekstraseluler...................................................................................... 47 Jaringan Sinyal Intraseluler Biasanya Memanfaatkan Loop Umpan Balik.................................................................................................. 51 Sel Dapat Menyesuaikan Sensitivitasnya Terhadap Sinyal.............. 56 Penandaan Melalui G-Protein-Coupled Receptors Self (Gpcr) Dan Mediator Intraseluler Kecil............................................................... 56 Sinyal Relay Protein Trimerik Dari Gpcr......................................... 61 v Beberapa G Protein Mengatur Produksi Amp Siklik........................ 64 Cyclic-Amp-Dependent Protein Kinase (Pka) Memediasi Sebagian Besar Efek Cyclic Amp..................................................................... 68 Beberapa Protein G Mengaktifkan Jalur Pemberian Sinyal Fosfolipid Inositol Dengan Mengaktifkan Fosfolipase C-Β............. 72 Ca2+ Berfungsi Sebagai Mediator Intraseluler Di Ubiquitous.......... 77 Frekuensi Osilasi Ca2+ Mempengaruhi Respons Sel........................ 79 Ca2+ / Calmodulin-Dependent Protein Kinases (Cam-Kinases) Memediasi Banyak Respon Terhadap Sinyal Ca 2+ Dalam Sel Hewan............................................................................................... 82 Beberapa Protein G Secara Langsung Mengatur Saluran Ion........... 88 Penciuman Dan Penglihatan Tergantung Pada Gpcr Yang Mengatur Saluran Ion Gerbang Siklik Nukleotida.................... 89 Mediator Intraseluler Dan Kaskade Enzimatis Memperkuat Sinyal Ekstraseluler...................................................................................... 96 Desensitisasi Gpcr Tergantung Pada Fosforilasi Reseptor............... 98 Signaling Melalui Reseptor Permukaan Sel Yang Berpasang Enzim 101 Activated Receptor Tyrosine Kinases (Rtks) Phosphorylate Sendiri 102 vi Tirosin Terfosforilasi Pada Rtk Berfungsi Sebagai Situs Docking Untuk Protein Pemberian Sinyal Intraseluler.................................... 106 Protein Dengan Domain Sh2 Berikatan Dengan Tirosin Difosforilasi...................................................................................... 109 Ras Milik Superfamili Gtpases Monomerik..................................... 113 Rtk Mengaktifkan Ras Via Adapters Dan Gefs: Bukti Dari Mata Drosophila Yang Berkembang.......................................................... 116 Ras Mengaktifkan Modul Pensinyalan Map Kinase......................... 119 Protein Perancah Membantu Mencegah Pembicaraan Silang Antara Modul Kinase Map Paralel............................................................... 124 Rho Family Gtpases Secara Fungsional Pasangan Reseptor Permukaan Sel Ke Sitoskeleton........................................................ 126 Pi 3-Kinase Menghasilkan Situs Docking Lipid Di Membran Plasma............................................................................................... 128 Jalur Persinyalan Pi-3-Kinase – Akt Merangsang Sel Hewan Untuk Bertahan Hidup Dan Bertumbuh....................................................... 131 Jalur Pemberian Sinyal Downstream Yang Diaktifkan Oleh Rtk Dan Tumpang-Tindih Gpcr............................................................... 135 Reseptor Terkait Tirosin-Kinase Bergantung Pada Kinase Tirosin Sitoplasma......................................................................................... 136 vii Reseptor Sitokin Mengaktifkan Jalur Pemberian Sinyal Jak – Stat, Menyediakan Jalur Cepat Ke Inti...................................................... 139 Protein Tyrosine Phosphatases Membalikkan Tyrosine Phosphorylations............................................................................... 142 Protein Sinyal Dari Tgfβ Superfamili Bertindak Melalui Reseptor Serine / Treonine Kinase Dan Smads............................................... 143 Kinase Protein Serin / Treonin Dan Tirosin Secara Struktural......... 147 Kemotaksis Bakteri Bergantung Pada Jalur Pemberian Sinyal Dua Komponen Yang Diaktifkan Oleh Reseptor Terkait Histidin-Kinase 149 Metilasi Reseptor Bertanggung Jawab Untuk Adaptasi Dalam Kemotaksis Bakteri........................................................................... 154 Jalur Sinyal Bergantung Pada Proteolisis Yang Diatur Protein Regulasi Gen Laten........................................................................... 158 Takik Protein Reseptor Adalah Protein Pengatur Gen Laten........... 159 Protein Wnt Mengikat Reseptor Keriting Dan Menghambat Degradasi B-Catenin........................................................................ 163 Protein Hedgehog Mengikat Ke Ditambal, Menghilangkan Penghambatannya Untuk Menghaluskan.......................................... 168 Banyak Stimulus Stres Dan Inflamasi Bertindak Melalui Jalur Sinyal Bergantung Nfkb.................................................................... 173 viii Memberi Sinyal Pada Tanaman........................................................ 178 Multiseluleritas Dan Komunikasi Sel Berkembang Secara Mandiri Pada Tumbuhan Dan Hewan............................................................. 179 Reseptor Serine / Treonine Kinase Adalah Kelas Reseptor Permukaan Sel Terbesar Di Tanaman............................................... 180 Ethylene Menghalangi Degradasi Protein Pengatur Gen Tertentu Di Inti............................................................................................... 184 Pengaturan Posisi Pola Pengangkut Auksin Pertumbuhan Tanaman 187 Phytochromes Mendeteksi Cahaya Merah, Dan Cryptochromes Mendeteksi Cahaya Biru................................................................... 190 Referensi........................................................................................... 194 ix x  BUKU AJAR : KOMUNIKASI SEL Mekanisme Komunikasi Sel Untuk mendapatkan organisme multiseluler, sel harus berkomunikasi, sama seperti manusia harus berkomunikasi jika mereka ingin mengorganisir diri menjadi masyarakat yang kompleks. Dan sama seperti komunikasi manusia melibatkan lebih dari berlalunya suara dari mulut ke telinga, jadi komunikasi sel-sel melibatkan lebih dari transmisi sinyal kimia melintasi ruang antara satu sel dengan yang lainnya. Mekanisme intraseluler yang kompleks diperlukan untuk mengontrol sinyal yang dipancarkan pada jam berapa dan untuk memungkinkan sel penerima sinyal untuk menginterpretasikan sinyal tersebut dan menggunakannya untuk memandu perilakunya. Menurut catatan fosil, organisme multiseluler yang canggih tidak muncul di Bumi sampai organisme uniseluler yang menyerupai procaryote masa kini telah ada selama sekitar 2,5 miliar tahun. Penundaan yang lama mungkin mencerminkan sulitnya mengembangkan sistem bahasa sel hewan, tumbuhan, dan jamur, mesin yang memungkinkan sel-sel yang berbagi genom yang sama untuk berkolaborasi dan mengoordinasikan perilaku mereka, mengkhususkan diri dalam berbagai cara dan mensubordinasikan peluang individu mereka untuk bertahan hidup. kepentingan organisme multisel secara keseluruhan. Komunikasi antar sel dimediasi terutama oleh molekul sinyal ekstraseluler. Beberapa di antaranya beroperasi dalam jarak jauh, memberi sinyal ke sel-sel yang jauh; yang lain hanya memberi sinyal kepada tetangga terdekat. Sebagian besar sel dalam organisme multiseluler memancarkan dan menerima sinyal. Penerimaan sinyal tergantung pada protein reseptor, biasanya (tetapi tidak selalu) di permukaan sel, yang mengikat molekul sinyal. Pengikatan mengaktifkan reseptor, yang pada gilirannya mengaktifkan satu atau lebih jalur pensinyalan intraseluler. Rantai relai molekul ini terutama protein pemberi sinyal intraseluler memproses sinyal di dalam sel penerima dan mendistribusikannya ke target intraseluler yang 1 sesuai. Target-target ini umumnya adalah protein efektor, yang diubah ketika jalur pensinyalan diaktifkan dan menerapkan perubahan perilaku sel yang tepat. Bergantung pada sinyal dan sifat serta keadaan sel penerima, efektor ini dapat berupa protein pengatur gen, saluran ion, komponen jalur metabolisme, atau bagian dari sitoskeleton di antara hal-hal lain (Gambar 1). Kita memulai bab ini dengan membahas prinsip-prinsip umum komunikasi sel. Kami kemudian mempertimbangkan, pada gilirannya, keluarga utama protein reseptor permukaan sel dan jalur pensinyalan intraseluler utama yang mereka aktifkan. Fokus utama bab ini adalah pada sel-sel hewan, tetapi kami mengakhiri dengan mempertimbangkan fitur khusus komunikasi sel pada tanaman. Gambar 1. Jalur pensinyalan intraseluler sederhana yang diaktifkan oleh molekul sinyal ekstraseluler. 2  BUKU AJAR : KOMUNIKASI SEL Molekul sinyal biasanya berikatan dengan protein reseptor yang tertanam dalam membran plasma sel target dan mengaktifkan satu atau lebih jalur pensinyalan intraseluler yang dimediasi oleh serangkaian protein pensinyalan. Akhirnya, satu atau lebih protein pensinyalan intraseluler mengubah aktivitas protein efektor dan dengan demikian perilaku sel. PRINSIP UMUM KOMUNIKASI SEL Jauh sebelum organisme multisel muncul di Bumi, organisme unisel telah mengembangkan mekanisme untuk menanggapi perubahan fisik dan kimia di lingkungan mereka. Ini hampir pasti termasuk mekanisme untuk menanggapi keberadaan sel lain. Bukti berasal dari studi organisme uniseluler saat ini seperti bakteri dan ragi. Meskipun sel-sel ini sebagian besar hidup secara mandiri, mereka dapat berkomunikasi dan mempengaruhi perilaku satu sama lain. Banyak bakteri, misalnya, merespons sinyal kimia yang disekresikan oleh tetangganya dan meningkatkan konsentrasi dengan meningkatnya kepadatan populasi. Proses ini, yang disebut quorum sensing, memungkinkan bakteri untuk mengkoordinasikan perilaku mereka, termasuk motilitas mereka, produksi antibiotik, pembentukan spora, dan konjugasi seksual. Demikian pula, sel-sel ragi berkomunikasi satu sama lain dalam persiapan untuk kawin. Ragi pemula Saccharomyces cerevisiae memberikan contoh yang dipelajari dengan baik: ketika individu haploid siap kawin, ia mengeluarkan faktor kawin peptida yang memberi sinyal sel-sel dari tipe kawin yang berlawanan untuk berhenti berkembang biak dan bersiap untuk kawin (Gambar 2). Fusi selanjutnya dari dua sel haploid dari tipe perkawinan yang berlawanan menghasilkan sel diploid, yang kemudian dapat mengalami meiosis dan sporulat, menghasilkan sel-sel haploid dengan bermacam-macam gen baru (lihat Gambar 21-3B). Perombakan gen melalui reproduksi seksual membantu spesies bertahan hidup dalam lingkungan variabel yang tidak terduga (seperti dibahas pada Bab 21). 3  Gambar 2. Sel ragi yang sedang tumbuh merespons faktor perkawinan. (A) Sel-sel biasanya berbentuk bulat. (B) Menanggapi faktor perkawinan yang disekresikan oleh sel-sel ragi tetangga, mereka mengeluarkan tonjolan terhadap sumber faktor dalam persiapan untuk kawin. (Atas perkenan Michael Snyder.) Studi tentang mutan ragi yang tidak dapat kawin telah mengidentifikasi banyak protein yang diperlukan dalam proses pensinyalan. Protein ini membentuk jaringan pensinyalan yang mencakup protein reseptor permukaan sel, protein pengikat GTP, dan protein kinase, dan masing-masing kategori ini memiliki kerabat dekat di antara reseptor dan protein pensinyalan intraseluler dalam sel hewan. Namun, melalui duplikasi dan divergensi gen, sistem pensinyalan pada hewan menjadi jauh lebih rumit daripada yang ada di ragi; genom manusia, misalnya, mengandung lebih dari 1500 gen yang menyandikan protein reseptor, dan jumlah protein reseptor yang berbeda semakin meningkat dengan penyambungan RNA alternatif dan modifikasi pasca-translasi. Sejumlah besar protein sinyal, reseptor, dan protein pensinyalan intraseluler yang digunakan oleh hewan dapat 4  BUKU AJAR : KOMUNIKASI SEL dikelompokkan ke dalam sejumlah kecil keluarga protein, yang sebagian besar telah sangat dilestarikan dalam evolusi. Lalat, cacing, dan mamalia semuanya menggunakan mesin yang pada dasarnya serupa untuk komunikasi sel, dan banyak komponen kunci dan jalur pensinyalan pertama kali ditemukan melalui analisis mutasi pada Drosophila dan C.elegans. Molekul Sinyal Ekstraseluler Mengikat Reseptor Tertentu Sel-sel pada hewan multisel berkomunikasi melalui ratusan jenis molekul sinyal. Ini termasuk protein, peptida kecil, asam aminonukleotida, steroid, retinoid, turunan asam lemak, dan bahkan gas terlarut seperti nitrat oksida dan karbon monoksida. Sebagian besar molekul sinyal ini dilepaskan ke ruang ekstraseluler oleh eksositosis dari sel pensinyalan, seperti yang dibahas pada Bab 13. Beberapa, bagaimanapun, dipancarkan oleh difusi melalui membran plasma sel pensinyalan, sedangkan yang lain ditampilkan pada permukaan luar sel dan tetap melekat padanya, memberikan sinyal ke sel lain hanya ketika mereka melakukan kontak. Protein transmembran dapat digunakan untuk pensinyalan dengan cara ini; atau domain ekstraselulernya dapat dilepaskan dari permukaan sel pensinyalan oleh pembelahan proteolitik dan kemudian bertindak dari kejauhan. Terlepas dari sifat sinyal, sel target merespons melalui reseptor, yang secara spesifik mengikat molekul sinyal dan kemudian memulai respons dalam sel target. Molekul sinyal ekstraseluler sering bertindak pada konsentrasi yang sangat rendah (biasanya ≤10- 8 M), dan reseptor yang mengenalinya biasanya mengikatnya dengan afinitas tinggi (konstanta afinitas Ka ≥ 10 8 liter / mol; lihat Gambar 3–43). Dalam kebanyakan kasus, reseptor adalah protein transmembran pada permukaan sel target. Ketika protein-protein ini mengikat molekul sinyal ekstraseluler (ligan), mereka menjadi teraktivasi dan menghasilkan berbagai sinyal intraseluler yang mengubah perilaku sel. Dalam kasus lain, protein reseptor berada di dalam sel target, dan molekul sinyal harus masuk ke dalam sel 5 untuk mengikatnya: ini mensyaratkan bahwa molekul sinyal cukup kecil dan hidrofobik untuk berdifusi melintasi membran plasma sel target (Gambar 3). Gambar 3. Pengikatan molekul sinyal ekstraseluler ke permukaan sel atau reseptor intraseluler. (A) Sebagian besar molekul sinyal bersifat hidrofilik dan karenanya tidak dapat melintasi membran plasma sel target secara langsung; sebaliknya, mereka berikatan dengan reseptor permukaan sel, yang pada gilirannya menghasilkan sinyal di dalam sel target (lihat Gambar 1).. (B) Beberapa molekul sinyal kecil, sebaliknya, berdifusi melintasi membran plasma dan mengikat protein reseptor di dalam sel target — baik dalam sitosol atau dalam nukleus (seperti yang ditunjukkan di sini). Banyak dari molekul sinyal kecil ini bersifat hidrofobik dan hampir tidak larut dalam larutan berair; karena itu mereka diangkut dalam aliran darah dan cairan ekstraseluler lainnya yang terikat dengan protein pembawa, dari mana mereka berdisosiasi sebelum memasuki sel target. Molekul Sinyal Ekstraseluler Dapat Beraksi Dari Jarak Pendek atau Panjang Banyak molekul sinyal tetap terikat pada permukaan sel pensinyalan dan hanya memengaruhi sel-sel yang menghubunginya (Gambar 4A). Pensinyalan yang bergantung pada kontak seperti itu sangat penting selama perkembangan dan dalam respon imun. Pensinyalan yang bergantung pada kontak selama pengembangan 6  BUKU AJAR : KOMUNIKASI SEL kadang-kadang dapat beroperasi pada jarak yang relatif besar, di mana sel-sel yang berkomunikasi memperpanjang proses panjang untuk melakukan kontak satu sama lain. Namun, dalam kebanyakan kasus, sel-sel pensinyalan mensekresikan molekul sinyal ke dalam cairan ekstraseluler. Molekul yang disekresikan dapat dibawa jauh untuk bertindak pada sel target yang jauh, atau mereka dapat bertindak sebagai mediator lokal, hanya mempengaruhi sel-sel di lingkungan lokal sel pensinyalan. Proses terakhir disebut pensinyalan parakrin (Gambar 4B). Biasanya, sel-sel pensinyalan dan target dalam pensinyalan parakrin memiliki tipe-tipe sel yang berbeda, tetapi sel-sel juga dapat menghasilkan sinyal-sinyal yang mereka respons sendiri: ini disebut sebagai pensinyalan autokrin. Sel-sel kanker, misalnya, sering menggunakan strategi ini untuk merangsang kelangsungan hidup dan proliferasi mereka sendiri Agar sinyal parakrin hanya bertindak secara lokal, molekul yang disekresikan tidak boleh menyebar terlalu jauh; untuk alasan ini mereka sering dengan cepat diambil oleh sel target tetangga, dihancurkan oleh enzim ekstraseluler, atau diimobilisasi oleh matriks ekstraseluler. Proteoglikan sulfat heparan, baik dalam matriks ekstraseluler atau melekat pada permukaan sel, sering berperan dalam melokalisasi aksi protein sinyal yang disekresikan. Mereka mengandung rantai samping polisakarida panjang yang mengikat protein sinyal dan melumpuhkan mereka. Mereka juga dapat mengontrol stabilitas protein ini, transpornya melalui ruang ekstraseluler, atau interaksinya dengan reseptor permukaan sel. Antagonis protein yang disekresikan juga mempengaruhi jarak di mana protein sinyal parakrin bekerja. Antagonis ini berikatan dengan molekul sinyal itu sendiri atau reseptor permukaan selnya dan menghalangi aktivitasnya, dan mereka memainkan peran penting dalam membatasi kisaran efektif protein sinyal yang disekresikan yang memengaruhi keputusan perkembangan yang dibuat sel embrionik. Organisme besar, kompleks, multiseluler membutuhkan mekanisme pensinyalan jarak jauh untuk mengoordinasikan perilaku sel di bagian tubuh yang jauh. Jadi, mereka telah 7 mengembangkan tipe sel yang dikhususkan untuk komunikasi antar sel dalam jarak yang jauh. Yang paling canggih adalah sel-sel saraf, atau neuron, yang biasanya memperpanjang proses percabangan panjang (akson) yang memungkinkan mereka untuk menghubungi sel target jauh, di mana proses berakhir di situs khusus transmisi sinyal yang dikenal sebagai sinapsis kimia. Ketika diaktifkan oleh rangsangan dari lingkungan atau dari sel-sel saraf lain, neuron mengirimkan impuls listrik (potensial aksi) dengan cepat di sepanjang aksonnya; ketika impuls seperti itu mencapai sinaps di ujung akson, ia memicu sekresi sinyal kimia yang bertindak sebagai neurotransmitter. Struktur sinaps yang terorganisir dengan ketat memastikan bahwa neurotransmitter dikirim secara khusus ke reseptor pada sel target postsinaptik (Gambar 4C). Detail dari proses pensinyalan sinaptik. Gambar 4. Empat bentuk pensinyalan antar sel. (A) 8  BUKU AJAR : KOMUNIKASI SEL Pensinyalan yang bergantung pada kontak mensyaratkan sel berada dalam kontak membran-membran langsung. (B) Pemberian sinyal parakrin tergantung pada sinyal yang dilepaskan ke ruang ekstraseluler dan bertindak secara lokal pada sel tetangga. (C) Pensinyalan sinaptik dilakukan oleh neuron yang mengirimkan sinyal secara elektrik di sepanjang aksonnya dan melepaskan neurotransmiter di sinapsis, yang sering terletak jauh dari badan sel neuron. (D) Pemberian sinyal endokrin tergantung pada sel endokrin, yang mengeluarkan hormon ke dalam aliran darah untuk didistribusikan ke seluruh tubuh. Banyak dari jenis molekul pensinyalan yang sama digunakan dalam pensinyalan parakrin, sinaptik, dan endokrin; perbedaan krusial terletak pada kecepatan dan selektivitas sinyal yang dikirim ke target mereka. Strategi yang sangat berbeda untuk pensinyalan jarak jauh memanfaatkan sel endokrin. Ini mengeluarkan molekul sinyal mereka, yang disebut hormon, ke dalam aliran darah, yang membawa molekul jauh dan luas, memungkinkan mereka untuk bertindak pada sel target yang mungkin terletak di mana saja di dalam tubuh (Gambar 4D). 9 Gambar 5. Perbedaan antara strategi endokrin dan neuron untuk pensinyalan jarak jauh. Pada hewan yang kompleks, sel endokrin dan sel saraf bekerja bersama untuk mengoordinasikan aktivitas sel di bagian tubuh yang terpisah secara luas. Sementara sel-sel endokrin yang berbeda harus menggunakan hormon yang berbeda untuk berkomunikasi secara khusus dengan sel-sel target mereka, sel-sel saraf yang berbeda dapat menggunakan neurotransmitter yang sama dan masih berkomunikasi dengan cara yang sangat spesifik. (A) Sel endokrin mensekresi hormon ke dalam darah, dan ini hanya bertindak pada sel target yang membawa reseptor yang sesuai: reseptor mengikat hormon spesifik, yang oleh karenanya sel target "menarik" dari cairan ekstraseluler. (B) Dalam pensinyalan sinaptik, sebaliknya, spesifisitas muncul dari kontak sinaptik antara sel saraf dan sel target spesifik yang ditandakannya. Biasanya, hanya sel target yang berada dalam komunikasi sinaptik dengan sel saraf yang terpapar ke neurotransmitter yang dilepaskan dari terminal saraf (meskipun beberapa neurotransmiter bertindak dalam mode 10  BUKU AJAR : KOMUNIKASI SEL parakrin, berfungsi sebagai mediator lokal yang memengaruhi banyak sel target di daerah tersebut). Gambar 5 membandingkan mekanisme yang memungkinkan sel endokrin dan sel saraf untuk mengkoordinasikan perilaku sel pada jarak jauh pada hewan. Karena pensinyalan endokrin bergantung pada difusi dan aliran darah, ini relatif lambat. Pensinyalan sinaptik, sebaliknya, jauh lebih cepat, juga lebih tepat. Sel-sel saraf dapat mengirimkan informasi jarak jauh dengan impuls listrik yang bergerak dengan kecepatan hingga 100 meter per detik; Setelah dilepaskan dari terminal saraf, neurotransmitter harus berdifusi kurang dari 100 nm ke sel target, sebuah proses yang membutuhkan waktu kurang dari satu milidetik. Perbedaan lain antara pensinyalan endokrin dan sinaptik adalah bahwa, sedangkan hormon sangat terdilusi dalam aliran darah dan cairan interstitial dan oleh karena itu harus mampu bertindak pada konsentrasi yang sangat rendah (biasanya