Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan

Anatomi tumbuhan-Anatomi tumbuhan adalah melihat keseluruhan fisik sebagai bagian-bagian yang secara fungsional berbeda. Anatomi tumbuhan biasanya dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan hierarki dalam kehidupan:

• Organologi, mempelajari struktur dan fungsi organ berdasarkan jaringan-jaringan penyusunnya;
• Histologi, mempelajari struktur dan fungsi berbagai jaringan berdasarkan bentuk dan peran sel penyusunnya; dan
• Sitologi, mempelajari struktur dan fungsi sel serta organel-organel di dalamnya, proses kehidupan dalam sel, serta hubungan antara satu sel dengan sel yang lainnya. Sitologi dikenal juga sebagai biologi sel. 
•  
• A.  AKAR

Secara umum, ada dua jenis akar yaitu:

• Akar serabut : Akar ini umumnya terdapat pada tumbuhan monokotil. Walaupun terkadang, tumbuhan dikotil juga memilikinya (dengan catatan, tumbuhan dikotil tersebut dikembangbiakkan dengan cara cangkok, atau stek). Fungsi utama akar serabut adalah untuk memperkokoh berdirinya tumbuhan.
• Akar tunggang : Akar ini umumnya terdapat pada tumbuhan dikotil. Fungsi utamanya adalah untuk menyimpan makanan.

Anatomi akar terdiri dari:

• Kambium : lapisan sel hidup pada tumbuhan yang aktif membelah berfungsi untuk memperbesar batang, terletak di antara kulit dan kayu.

• Pembuluh tapis (floem) : deretan sel yang dindingnya searah dengan poros akar – batang dan berlubang – lubang halus sehingga membentuk pembuluh. Fungsinya untuk mengangkut zat makanan dari akar keseluruh tubuh tumbuhan.
• Pembuluh kayu (xylem) : deretan sel yang dindingnya searah dengan poros akar – batang dan menyatu. Fungsinya untuk menyalurkan air yang mengandung mineral dari akar ke daun dan bagian lain tubuh.

B.  BATANG

Batang tumbuhan mempunyai bentuk berbeda – beda. Pada umumnya batang dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :

• Batang  Berkayu

Tumbuhan jenis ini biasanya besar, tinggi, dan bercabang – cabang. Daun tumbuhan ini biasanya rimbun. Contohnya : mangga, jati, pohon jambu, dan lainnya.

• Batang Tidak Berkayu

Tumbuhan jenis ini biasanya tidak terlalu tinggi dan daunnya menempel pada batang. Contohnya : jagung dan tebu.

• Batang Semu

Tumbuhan jenis ini berupa pelepah – pelepah yang membentuk batang. Contohnya : pisang.

Keterangan struktur anatomi batang, yaitu :

1. Epidermis        : epidermis batang mempunyai sel – sel silika dan sel – sel gabus, misalnya pada batang tebu (Saccharum officinarum), dan kadang – kadang di lapisi oleh sel kutikula.
2. Periderm          : selaput luar epidermis yang terdapat di sekeliling mulut membentuk tonjolan berbentuk piala.
3. Kortek             : lapisan luar suatu organ, pada tumbuhan di bawah epidermis sebelah luar silinder pusat, terdiri dari sel – sel parenkim.
4. Floem primer   : dibentuk oleh prokambium ujung batang dan akar.
5. Floem sekunder           : terdiri dari unsur trakeal, serabut xylem dan parenkim kayu.
6. Kambium        : lapisan sel hidup terletak di kulit dan kayu, yang membuat jaringan kayu baru ke sebelah dalam dan membuat jaringan kulit baru ke sebelah luar. Fungsinya untuk memperbesar batang.
7. Xylem sekunder          : terdiri dari unsur trakeal, serabut xylem dan parenkim kayu.
8. Xylem primer  : dibentuk oleh prokambium ujung batang dan akar.

C.  DAUN

Daun mempunyai bentuk yang bermacam – macam. Bentuk daun dapat dibedakan menjadi 5 macam, yaitu :

ø     Bentuk bulat atau bundar : teratai besar.

ø     Bentuk perisai : daun jarak.

ø     Bentuk jorong : daun nangka dan nyamplung.

ø     Bentuk memanjang : daun sirkaya dan sirsak.

ø     Bentuk lanset : daun kamboja.

Keterangan gambar anatomi daun, yaitu :

• Epidermis terbagi atas epidermis atas dan epidermis bawah. Epidermis berfungsi melindungi jaringan di bawahnya.
• Jaringan palisade atau jaringan tiang adalah jaringan yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fotosintesis
• Jaringan spons atau jaringan bunga karang yang berongga. Jaringan ini berfungsi sebagai tempat menyimpan cadangan makanan.
• Berkas pembuluh angkut yang terdiri dari xilem atau pembuluh kayu dan floem atau pembuluh tapis. Xilem berfungsi untuk mengangkut air dan garam-garaman yang diserap akar dari dalam tanah ke daun (untuk digunakan sebagai bahan fotosintesis). Sedangkan floem berfungsi untuk mengangkut hasil fotosintesis ke seluruh tubuh tumbuhan.
• Stoma (jamak: stomata) berfungsi sebagai organ respirasi. Stoma mengambil CO₂ dari udara untuk dijadikan bahan fotosintesis. Kemudian stoma akan mengeluarkan O₂ sebagai hasil fotosintesis. Stoma ibarat hidung kita dimana stoma mengambil CO₂ dari udara dan mengeluarkan O₂, sedangkan hidung mengambil O₂ dan mengeluarkan CO₂. Stoma terletak di epidermis bawah. Selain stoma, tumbuhan tingkat tinggi juga bernafas melalui lentisel yang terletak pada batang.

—D.  BUNGA

Mahkota bunga : untuk memikat serangga yang menolong penyerbukan.

Benang sari : merupakan alat kelamin jantan pada tumbuhan, mengandung tepung sari.

Kelopak : pembungkus bunga selagi kuncup.

Putik : alat kelamin betina pada tumbuhan, yang akan menjadi bakal buah.

Dasar bunga : terletak di pangkal bunga, tempat melekatnya perhiasan bunga dan alat pembiakan.

Tangkai bunga : tempat melekatnya bunga.

—E.  BUAH

Buah merupakan perkembangan dinding bakal buah dan terkadang juga bagian – bagian bunga lainnya. Buah terdiri atas kulit buah, daging buah dan biji.

F.  BIJI

Keterangan struktur anatomi biji, yaitu :

• Kulit biji          : terletak di bagian luar biji dan melapisi seluruh bagian biji.

• Hipokotil         : bagian bawah aksis (pangkal) yang melekat pada kotiledon.

• Radikula          : bagian terminal (ujung).

• Epikotil           : bagian atas pangkal.

• Plumula           : bagian ujung, yaitu pucuk dengan sepasang daun.

Fisiologi Tumbuhan         

Fisiologi tumbuhan adalah cabang botani yang mempelajari bekerjanya sistem kehidupan di dalam tubuh tumbuhan dan tanggapan terhadap pengaruh lingkungan sekitarnya. Seperti juga fisiologi hewan, fisiologi menggabungkan aspek fisika, kimiawi, dan biologi. Dari fisiologi tumbuhan ini lahirlah cabang-cabang campuran biologi, seperti biokimia dan biofisika. Fisiologi juga sangat mempengaruhi perkembangan genetika.
Objek kajian dalam fisiologi tumbuhan adalah fisika sel dan biofisika organ, fotosintesis, transportasi hara dan hasil metabolisme, regulasi pertumbuhan dan perkembangan, dan mekanisme respons terhadap rangsangan lingkungan.
Fisiologi tumbuhan diterapkan dalam pertanian untuk meningkatkan nilai produk hasil bumi. Beberapa contoh hasil kajian fisiologi yang diterapkan di pertanian adalah teknologi pemberian pupuk kimia untuk meningkatkan hasil dan penggunaan zat pengatur tumbuh untuk merangsang keserempakan pembungaan. Hasil penelitian di bidang fisiologi juga dapat dipakai untuk mendukung program pemuliaan tanaman, misalnya dalam merakit kultivar yang tahan kekeringan.

Pertumbuhan sel pada tumbuhan tingkat tinggi sering terjadi tanpa peningkatan volume sitosol. Karena kekuatan ionik rendah dari dinding sel, air cenderung untuk meninggalkannya dan memasuki sitosol dan vakuola, menyebabkan sel untuk berkembang. Proses melonggarkan dari dinding sel primer yang disebabkan oleh auksin, memungkinkan sel untuk berkembang dalam arah tertentu, ukuran dan bentuk tumbuhan ditentukan terutama oleh jumlah dan arah pembesaran ini (Gambar 1a). Sel-sel individu tumbuhan dapat meningkatkan ukuran dengan sangat cepat dengan melonggarkan dinding sel dan mendorong sitosol dan membran plasma. Peningkatan volume sel hanya disebabkan perluasan vakuola intraselular oleh serapan air. Kita dapat membuktikan fenomena ini dengan mempertimbangkan bahwa jika semua sel di pohon redwood dikurangi seukuran sel hati (≈ 20 mm diameter), pohon itu hanya akan memiliki ketinggian maksimum 1 meter.

Gambar 1: Perpanjangan sel tumbuhan:
(a) Perubahan struktur sel tanaman selama proses perpanjangan. Serapan air menyebabkan tekanan internal (turgor), kehadiran auksin, dinding sel melonggar, dan tekanan turgor dinding pada dinding longga menyebabkan pemanjangan sel. (b) Usulan mekanisme dinding sel mengendur dalam sel tumbuhan. [Part (b) adapted from L. Taiz, 1994, Proc. Nat’l. Acad. Sci. USA 91:7387.]

Sumber: Section 22.5, The Dynamic Plant Cell Wall

Kemampuan auksin (indole-3-asam asetat) untuk memercepat induksi perpanjangan sel pertama kali ditunjukkan dalam eksperimen klasik pad coleoptile rumput dan gandum. Menurut hipotesis pertumbuhan-asam, auksin merangsang sekresi proton pada akhir “pertumbuhan” pada sel dengan mengaktifkan (langsung atau tidak langsung) suatu pompa proton yang terikat pada membran plasma (Gambar1b). Akibatnya, pH dinding sel sekitar daerah membran plasma jatuh dari 7,0 normal menjadi turun 4,5. PH rendah mengaktifkan kelas protein dinding sel, disebut expansin yang dapat mengganggu ikatan hidrogen antara mikrofibril selulosa sehingga menyebabkan struktur lapisan dari dinding sel untuk melonggar. Dengan kekakuan dinding berkurang, sel dapat memanjang.

Gambar 2: Demonstrasi experimental diamana expansin mengendurkan ikatan hidrogen: (a) Didalam elastometer, sebuah strip kertas dijepit pada kedua ujungnya dan direndam dalam larutan. Salah satu ujung terpasang ke beban, sementara ujung lainnya dipegang tetap. Suatu agen yang dapat mengendurkan ikatan kovalen atau hidrogen antara serat selulosa akan menyebabkan strip kertas memanjang sebanyak x kali. Gerakan penjepit dicatat. (b) Perlakuan strip kertas dengan expansin pada pH 4,5 (merah) mengakibatkan melemahnya dari molekul selulosa reversibel. Sebaliknya, secara ireversibel selulase melemahkan kertas dengan memecah ikatan kovalen dalam polimer. Percobaan kontrol menunjukkan bahwa pelemahan tidak disebabkan oleh larutan dengan pH 4,5 dan itu tergantung pada keaktifan protein.

Sumber:Section 22.5, The Dynamic Plant Cell Wall

Expansin ditemukan dan dimurnikan menggunakan uji biokimia baru pada kertas selulosa murni. Kenapa kertas?, seperti dinding sel tanaman dari mana itu dibuat sehingga memilki kekuatan mekanik antara ikatan hidrogen dengan mikrofibril selulosa. Ekstrak dari dinding sel tumbuhan diuji untuk kemampuanya untuk mekanisme melemahkan kertas pada nilai pH antara 3,0 dan 5,0, tetapi tidak pada pH 7 (Gambar 2). Expansin memicu melonggarnya dinding sel dan berkebalikan ketika pH dinaikkan kembali ke 7,0. Hal ini menunjukkan expansin yang tidak memutuskan ikatan kovalen dalam selulosa. Bukti tambahan untuk hipotesis pertumbuhan-asam berasal dari studi tentang fusicoccin suatu senyawa jamur. Seperti auksin, fusicoccin menginduksi pemanjangan sel yang cepat dan memicu memompa proton keluar dari sel yang sensitif dengan disertai melonggarkan dinding sel sekitar. Aktivitas fusicoccin atau auksin dapat diblokir melalui mensisipi dinding sel dengan buffer yang mencegah pH ekstraselular turun.
IAA merupakan hormon endogenous yang terdapat pada tanaman terbentuk dari triptofan dan terdapat cicin indol (Davies, 1995). Keunikan dari IAA adalah cicin tidak jenuh (rangkap dua) dan rantai samping asam. Terbentuk ruang yang tepat antara cicin dan rantai sampingnya (Gardner et al,. 1991). IAA memiliki peran fisiologis tumbuhan dalam pemanjangan dan perkembangan sel (Campbell dan Reece, 2002).
Auksin menyebabkan pembentangan jaringan korteks, floem dan kambium sehingga sel sklerenkim menjadi rusak memicu akar keluar. Pengaruh auksin pada perkembangan sel-sel pada daerah maristem menyebabkan sel-sel memanjang (Dwijoseputro, 1994).
Kisaran pengaruh auksin meliputi metabolisme selular sampai ke koordinasi morfogenesis tumbuhan termasuk absisi dan penuaan. Pengaruh selular seperti (Gardner et al,. 1991):
1. Peningkatan sintesis nukleotida DNA dan RNA
2. Sintesis protein dan enzim
3. Pertukaran proton
4. Potensial membran
5. Pengambilan kalium
Peran utama auksin adalah pemompaan proton pada membran plasma. Pada daerah perpanjangan sel, auksin meningkatkan pompa proton sehingga dalam beberapa menit meningkatkan potensial membran dan pH dalam didinding menurun (Gambar 2). Lingkungan yang menjadi asam menyebabkan aktivasi enzim ekspansin yang melepaskan ikatan hidrogen antara ikatan mikrofibril selulosa dan melonggarkan struktur dinding sel. Intergritas selulsa murni menjadi lemah akibat pengaruh auksin. Peningkatan potensial membran mengakibatkan pengambilan ion dari luar sel ke dalam sehingga terjadi pemasukan air secara osmosis. Pemasukkan air diiringi dengan plastisitas dinding sel mengakibatkan pemanjangan sel. Auksin menginduksi ekspresi gen untuk menghasilkan protein-protein baru pada daerah perpanjangan sel hanya dalam beberpa menit. Bebarapa protein bersifat mendorong atau menghambat transkripsi ekspresi gen lainnya. Tahap selanjutnya, sel akan membentuk sitoplasma dan bahan didind sel. Auksin juga merespon pada pertumbuhan lainnya (Campbell dan Reece, 2002).

Gambar: Perpanjangan sel merupakan respon terhadap auksin. Suatu hipotesis pertumbuhan asam (Acid Growth Hipotesis) (Campbell dan Recce, 2002).

Sumber:glogster.com

Terdapat dua mekanisme sintesis IAA:
1. Eliminasi asam amino
2. Eliminasi ujung gugus karboksil dari cicn samping triptofan
Mekanisme yang paling diketahui adalah:
a. Reaksi transaminasi : gugus amino bergabung dengan α-keto menjadi asam indol
asetat
b. Dekarboksilasi : indolpiruvat menjadi indolasetaldehida.
c. Oksidasi : indolasetaldehid diubah menjadi IAA
Enzim yang diperlukan untuk mengubah triptofan menjadi IAA terdapat pada jaringan muda, seperti maritem ujung, daun muda, dan buah dalam pertumbuhan.

Gambar: skema jalur bioseintesis IAA (Salisbury dan Ross, 1992)

Zat pengatur tumbuh (ZPT) seperti asam geberelin dan IAA memilki efek fisiologis terhadap pemecahan dormansi biji memelalui mekanisme perkecambahan. Menurut Salisbury dan Ross (1995)gormon tersebut akan masuk kedalam sel dan akan ditangkap oleh protein reseptor .

Gambar: Mekanisme hormon ZPT masuk kedalam sel

Sumber: bio.miami.edu
Protein reseptor akan mengaktifkan enzim fosfolipase c (PLC). PLC menghidrolisis lipid yang mengandung inositol (fosfoinositida). Selain itu, PLC juga menghidrolisis jenis lipid terakhir berupa fosfatdilinositol 4,5-bifosfat (PIP2) mengahsilkan inositol-1,3,5-trifosfat (IP3) dan diasilgliserol (DAG). IP3 mengiduksi lepasnya Ca2+ ke sitosol yang tersimpan dalam vakuola. DAG berfungsi dalam membran sel dengan mengaktifkan enzimprotein kinase c (PKC). PKC memanfaatkan ATP untuk fosforilasi enzim tertentu untuk proses metabolisme. Sealain itu, peningkatan Ca2+ mengakibatkan aktivasi enzim lain termasuk PKC. Empat ion Ca2+ bergabung membentuk Ca-kalmodulin yang dapat menginduksi enzim kinase NAD+ dengan memfosforilasi menjadi NADP+ dan ATPase.
Produksi enzim disebabkan pengaruh hormon terhadap mRNA untuk mentranslasi enzim-enzim yang bersifat katalisis tinggi. Hormon dapat menyebabkan ekspresi gen dengan meningktkkan:
1. Aktivitas RNA polimerase
2. Jumlah RNA ribosom
3. Jumlah mRNA
Reseptor pada membran palasma akan mentranslokasi hormon menuju nuleus. Auksin menginduksi DNA dalam nukleoplasma untuk bertanskripsi menjadi pre-RNA (primary transcript) proses ini dikatalisis oleh enzim RNA polimerase. Melalui mekanisme RNA processing. Pre-RNA dirubah menjadi, mRNA, tRNA, rRNA,snRNA. snRNA(small nucleat RNA) membantu transport mRNA dari nuleoplasma menuju sitoplasma. Di dalam sitosol, mRNA terikat dalm ribosom dan memulai proses translasi protein. mRNA oleh ribosom akan diterjemahakan menjadi brbagai jenis enzim dan protein

AUKSIN

Auksin

Gambar: Struktur IAA

Sumber:www.plant-hormones.info

Alamiah auksin

Istilah auksin (gambar 1) berasal dari bahasa latin dari kata “auxein” yang artinya tumbuh. Senyawa yang pada umumnya dianggap auksin jika memiliki karakter kemampuan dalam menginduksi perpanjangan sel pada batang dan tersusun dari asam indolasetat (auksin pertama yang diisolasi) dalam aktivitas fisiologisnya. Auksin biasanya dapat mempengaruhi proses lainnya selain perpanjangan sel. Oleh karena itu dianggap semua auksin berperanan kritis dan membantu mendifinisikan hormon (Arteca, 1996; Mauseth, 1991; Raven, 1992; Salisbury and Ross, 1992).

Sejarah auksin dan penelitian terdahulu

Auksin merupakan hormon tanaman yang pertama kali ditemukan. Charles Darwin merupakan diantara ilmuwan pertama yang meneliti tentang hormon tanaman. Pada bukunya “Kekuatan gerak tanaman” yang ditampilkan pada tahun 1880. Dia merupakan orang yang pertama mendiskripsikan pengaruh cahaya pada pergerakan coleoptile rumput kanari (Phalaris canariesnsis). Koleoptil daun terspesialisasi yang berasal dari nodus pertama dimana merupakan pembungkus epikotil tanaman pada tahap perkecambahan untuk proteksi sampai muncul dari tanah. Ketika cahaya diarahkan pada koleoptil, maka akan membungkuk sesuai dengan arah datangnya cahaya. Ketika ujung koleoptil ditutupi dengan alumunium foil, maka tidak akan terjadi pembungkukan menuju arah cahaya. Namun, jika ujung koleoptil dibiarkan terbuka tetapi sebagian tepat dibawah ujung tetap tertutup, maka paparan dari cahaya menghasilkan kelengkungan tanaman menuju cahaya. Eksperimen Darwin ini membuktikan bahwa ujung koleoptil terdapat jaringan yang bertanggung jawab untuk menerima cahaya dan memproduksi beberapa signal diamana akan dikirimkan pada bagian bawahnya koleoptil dimana respon fisiologis pembungkukan terjadi. Dia kemudian memotong ujung dari koleoptil dan menyinari sisa koleoptil dengan cahaya untuk melihat terjadinya proses pelengkungan. Kelengkungan tanaman tidak terjadi sehingga melaporkan hasil dari eksperimen pertama Darwin ini (Darwin, 1880).
Pada tahun 1885, Salkowski menemukan Indole-3-acetic acid (IAA) pada media fermentasi (Salkowski, 1885). Isolasi produk serupa dari jaringan tanaman tidak dapat ditemukan pada jaringan tanamn hampir selama 50 tahun. IAA merupakan auksin utama yang terlibat dalam banyak proses fisiologis pada tanaman (Arteca, 1996). Pada tahun 1907, kajian Fitting tentang pengaruh sayatan pada sisi terkena cahaya dan tidak terkena cahay pada tanaman. Hasilnya telah membantu dalam memahami jika proses translokasi signla benar-benar terjadi pada sisi khusus tanaman tetapi hasil ini kurang menyakinkan karena signal ini mampu melintasi atau menhilang dari sekitar sayatan ( Fitting, 1907). Pada tahun 1913, Boysen-jensen memodifikasi eksperimen Fitting melalui penyisipan potongan mika untuk memblok jalannya signal dan menujukan bahwa transport auksin menuju dasar telah terjadi pada sisi gelap tanaman berkebalikan dengan dengan sisi yang terekspos cahaya searah (Boysen-Jensen, 1913). Pada tahun 1918, Paal menegaskan hasil Boysen-Jansen melalui pemotongan ujung koleoptil pada kondisi gelap, menyinari hanya bagian ujung dengan cahaya, menggantikan ujung koleoptil pada tanaman tetapi bagian pangkal dipusatkan ke salah satu sisi atau lainnya. Hasilnya menunjukkan, bagian mana saja pada koleoptil yang terpapar cahaya, kelengkungan terjadi menuju pada sisi lainnya (Paal, 1918). Soding merupakan ilmuwan berikutnya yang memeusatkan perhatian terhadap penelitian auksin berdasarkan ide dari Paal. Dia menunjukan jika ujung dari koleoptil dipotong akan menghasilkan reduksi dari pertumbuhan tetapi jika dipotong dan kemudian pertumbuhan tetap berlanjut berganti pada tempat lainnya (Soding, 1925).

Gambar: Percobaan Went

Sumber: http://www.plant-hormones.info

Pada tahun 1926, seorang mahasiwa pascasarjana dari Belanda yang bernama Fritz Went mempublikasikan laporannya yang mendiskripsikan bagaimana dia mengisolasi substansi pertumbuhan tanaman melalui cara menempatkan agar blok dibawah ujung koleoptil selama waktu tertentu kemudian dilepaskan dan menempatkannya pada batang Avena yang dipotong (Went, 1926). Setelah penempatan agar tersebut, batang itu memulai pertumbuhan kembali (Lihat Gambar 2). Pada tahun 1928, Went mengembangkan metode untuk perhitungan substansi pertumbuhan tanaman. Hasilnya menyatakan bahwa kelengkungan pada batang proposional dengan jumlah substansi pertumbuhan pada agar (Went, 1928). Uji ini disebut tes kelengkungan avena ( Lihat Gambar 3).

Gambar: Percobaan Went

Sumber: http://www.plant-hormones.info

Sebagian besar pengetahuan tentang auksin saat ini diperoleh dari aplikasi ini. Pekerjaan Went memberikan pengaruh besar terhadap penelitian tentang substansi pertumbuhan tanaman. Dia sering sikaitakn dengan istilah auksin tetapi pada kenyataannya Kogl dan Haagen-smitlah yang pertama memurnikan senyawa auxientriolic acid (auxin A) dari urin manusia pada tahun 1931 (Kogl dan Haagen-Smit, 1931). Sealnjutnya Kogl mengisolasi senyawa lainnya dari urin dimana mirip dengan struktur dan fungsi auksin A, salah satunnya adalah Indole-3 acetic acid (IAA) yang pada mulanya ditemukan oleh Salkowski pada tahun 1985. Pada tahun 1954, komite ahli fisiologi tanaman merangkai karakter kelompok dari auksin. Istilah auksin berasal dari bahasa yunani yang berarti “to grow”. Senyawa yang dapat diaanggap sebagai auksin jika disintesis oleh tanaman dan substansi dimana memilki aktivitas serupa dengan IAA (uksin pertama yang diisolasi dari tanaman) (Arteca, 1996; Davies, 1995).

Biosintesis dan metabolisme auksin

IAA secara kemikal mirip dengan asam amino triptofan diamana dianggap sebagai asal dari bentuk molekul IAA. Tiga mekanisme yang dapat menjelaskan perubahan ini:

• Triptofan diubah menjadi asam indolpiruvat melalui reaksi transmisi.

• Asam indolepiruvat kemudian diubah menjadi indoleasetaldehid melalui reaksi dekarboksilasi.

• Tahap akhir merupakan oksidasi indoleasetaldehid menghasilkan asam indoleasetat.

Triptofan mengalami dekarboksilasi menjadi triptamin.Triptamin kemudian dioksidasi dan deaminisassi untuk menghasilkan indolasetaldehid. Molekul ini akan mengalami oksidasi lebih lanjut untuk menghasilkan asam indoleasetat. Pada tahun 1991, mekanisme ketiga telah terlibat. IAA dapat dihasilkan melalui cara bebas triptofan mekanisme. Mekanisme ini sangat kurang diketahui, tetapi memerlukan suatu trp(-) mutan. Eksperimen lainnya telah menunjukan bahwa pada beberapa tanaman mekanisme ini merupakan proses bioseintesis IAA.
Enzim yang berperan dalam biosintesis IAA merupakan yang paling aktif pada jaringan muda seperti pada ujung maristem apikal dan daun yang sedang tumbuh serta buah. Jaringan serupa dimana ditemukan konsentrasi tinggi IAA. Salah cara tumbuhan mengontrol jumlah IAA yang ada pada jaringan pada waktu tertentu adalah melalui pengontrolan hormon biosintesis. Mekanisme kontrol lainnya melibatkan produksi secara konjugasi dimana molekul sederhana dirangkai menjadi hormon tetapi belum aktif. Pembentukkan konjugasi mungkin merupakan mekanisme penyimpanan dan penyaluran hormon hormon aktif. Konjugasi dapat dibentuk dari IAA melalui enzim hidrolase. Konjugasi dapat cepat teraktivasi ketika signal stimulus lingkungan mempercepat respon secara hormonal. Degradasi auksin merupakan akhir dari metode pengontrolan level auksin. Dua mekanisme proses ini seperti dibawah:
Oksidasi IAA oleh oksigen menghasilkan hilangnya kelompok karboksil dan 3-metilenoksindole sebagai produk utama pemecahan. IAA oksidase merupakan enzim dimana mengkatalisis proses ini. Konjugasi IAA dan auksin sintetik seperti 2,4-D tidak dapat dihancurkan melalui proses ini. C-2 dari cicin heterosiklik dioksidasi menghasilkan oxindole-3-acetic acid. C-3 kemudia dioksidasi dengan penambahan C-2 sehingga menghasilkan Dioxindole-3 acetic acid.
Mekanisme biosintesis dan degradasi dari molekul auksin sangat penting untuk aplikasi agrikultur dimasa depan. Informasi mengenai metabolisme auksin memicu manipulasi genetik dan kemia dari level hormon endogen sehingga menghasilkan pertumbuhan yang diinginkan dan deferensiasi pada spesies tumbuhan penting. Pada akhirnya, ada kemungkina untuk meregulasi pertumbuhan tumbuhan tanpa penggunaan herbisida dan pupuk yang berbahaya (Davies, 1995; Salisbury and Ross, 1992).

Fungsi Auksin

Berikut ini merupakan beberapa respon auksin yang diketahui (Davies, 1995; Mauseth, 1991; Raven, 1992; Salisbury and Ross, 1992).
1. Menstimulasi pemanjangan sel
2. Menstimulasi pembelahan sel pada kambium dan kombinasi dengan sitokinin pada jaringan
3. Menstimulasi deferensiasi floem dan xilem
4. Menstimulasi inisiasi akar pada pemtongan batang dan perkembangan akar lateral pada kultur jaringan
5. Memediasi respon tropistik pembungkukkan dalam menanggapi garvitasi dan cahaya
6. Auksin yang disuplai dari tunas apikal menekan pertumbuhan tunas lateral
7. Menunda penguguran daun
8. Dapat menghambat atau mempromosi pengguguran (melalui stimulasi etilen) daun dan buah
9. Dapat menginduksi pengaturan perbuahan dan pertumbuhan pada beberapa tanaman
10. Melibatkan pergerakkan asimilasi auksin akibat pengaruh transport floem
11. Menunda kematangan buah
12. Memicu perbungggan pad Bromeliad
13. Menstimulasi pertumbuhan pada bagian bunga
14. Memicu pengurangan sifat betina pada bunga deoecidous
15. Menstimulasi produksi etilen pada konsentrasi tinggi
Diatas telah menggambarkan pengaruh auksin pada perkembangan strawberry. Achenes telah memproduksi auksin. Ketika dilepaskan, strawberry tidak dapat berkembang (Raven, 1992).

                                    

Share :

Facebook Google+ Twitter

Biologi Sel dan Molekuler

         Biologi Sel dan Molekuler- Biologi Sel adalah ilmu yang mempelajari sel, salah satu dari cabang-cabang biologi. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan interaksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia.
         Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal penting khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi molekular. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular, dan biologi perkembangan.

Pengertian Sel
Pengertian Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil penyusun Mahluk Hidup. Definisi tentang pengertian sel tersebut mungkin sedikit sukar untuk dipahami, oleh karena itu definisi Sel dapat kita sederhanakan. Sel adalah satuan terkecil penyusun Mahluk Hidup.

Sejarah Penemuan Sel

Pada tahun 1665, Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari batang Quercus suber menggunakan mikroskop. Ia menemukan adanya ruang-ruang kosong yang dibatasi dinding tebal dalam pengamatannya. Robert Hooke menyebut ruang-ruang kosong tersebut dengan istilah cellulae artinya sel. Sel yang ditemukan Robert Hooke merupakan sel-sel gabus yang telah mati. Perhatikan Gambar. Sejak penemuan itu, beberapa ilmuwan berlomba untuk mengetahui lebih banyak tentang sel.

 

 

Ilmuwan Belanda bernama Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723) merancang sebuah mikroskop kecil berlensa tunggal. Mikroskop itu digunakan untuk mengamati air rendaman jerami. Ia menemukan organisme yang bergerak-gerak di dalam air, yang kemudian disebut bakteri. Antonie van Leeuwenhoek merupakan orang pertama yang menemukan sel hidup.

Perkembangan penemuan tentang sel mendorong berkembangnya persepsi tentang sel. Dari sinilah kemudian lahir teori-teori tentang sel. Beberapa teori tentang sel sebagai berikut.

a. Sel Merupakan Kesatuan atau Unit Struktural Makhluk Hidup
Teori ini dikemukakan oleh Jacob Schleiden (1804–1881) dan Theodor Schwan (1810–1882). Tahun 1839 Schleiden, ahli botani berkebangsaan Jerman, mengadakan pengamatan mikroskopis terhadap sel tumbuhan. Pada waktu yang bersamaan Theodor Schwan melakukan pengamatan terhadap sel hewan. Dari hasil pengamatannya mereka menarik kesimpulan sebagai berikut.

1) Tiap makhluk hidup terdiri dari sel.
2) Sel merupakan unit struktural terkecil pada makhluk hidup.
3) Organisme bersel tunggal terdiri dari sebuah sel, organisme lain yang tersusun lebih dari satu sel disebut organisme bersel banyak.

b. Sel Sebagai Unit Fungsional Makhluk Hidup Max Schultze (1825–1874) menyatakan bahwa protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan. Protoplasma bukan hanya bagian struktural sel, tetapi juga merupakan bagian penting sel sebagai tempat berlangsung reaksi-reaksi kimia kehidupan. Berdasarkan hal ini muncullah teori sel yang menyatakan bahwa sel merupakan kesatuan fungsional kehidupan.

c. Sel Sebagai Unit Pertumbuhan Makhluk Hidup Rudolph Virchow (1821–1902) berpendapat bahwa omnis cellula ex cellulae (semua sel berasal dari sel sebelumnya).

d. Sel Sebagai Unit Hereditas Makhluk Hidup
Ilmu pengetahuan dan teknologi mendorong penemuan unit-unit penurunan sifat yang terdapat dalam nukleus, yaitu kromosom. Dalam kromosom terdapat gen yang merupakan unit pembawa sifat. Melalui penemuan ini muncullah teori bahwa sel merupakan unit hereditas makhluk hidup. Penemuan-penemuan yang mendukung perkembangan teori sel sebagai berikut.

1) Robert Brown (1812), Biolog Skotlandia, menemukan benda kecil terapung dalam cairan sel yang ia sebut nukleus.

2) Felix Durjadin (1835), beranggapan bahwa bagian terpenting sel adalah cairan sel yang sekarang disebut protoplasma.

3) Johanes Purkinye (1787–1869), orang pertama yang mengajukan istilah protoplasma untuk menamai bahan embrional sel telur.

Struktur Sel.

1. Struktur Sel Prokariotik.Berikut akan struktur  sel E.coli yang meliputi:

1. Dinding Sel " Dinding sel bakteri tersusun atas polisakarida, lemak, dan protein. Dinding sel berfmgsi sebagai perlindungan dan pemberi bentuk yang tetap. Pada dinding sel terdapat pori-pori sebagai jalan keluar masuknya molekul."
2. Membran Plasma " Membran sel atau membran plasma tersusunatas  molekul lemak dan protein. Fungsinya sebagai pelindung molekuler sel terhadap lingkungan di sekitarnya, dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dan ke dala sel. struktur lengkapnya akan di bahas kemudian."
3. Sitoplasma " sitoplasma tersusun atas air, protein, lemak, mineral, dan enzim-enzim. Enzim-enzim digunakan untuk mencerna makanan secara ekstraseluler dan untuk melakukan proses metabolisme sel."
4. Mesosom " Mesosom berfungsi sebagai penghasil energi"
5. Ribosom " Ribosom merupakan organel tempat berlangsungnya sintesis protein."
6. DNA " Asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, disingkat DNA) merupakan persenyawaan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa-basa nitrogen."
7. RNA " Asam ribonukleat (ribonucleic acid, disingkat RNA merupakan persenyawaan hasil transkripsi (hasil cetakan, hasil kopian) DNA."
2. Struktur Sel Eukariotik. " Perbedaan ppokok antara sel prokariotik dan eukariotik adalah sel eukariotik memilii membran inti, sedangkan sel rokariotik tidak memiliki membran inti."
1. Membran Plasma. " Membran plasma atau membran sel tersusun atas molekul-molekul lemak dan protein. Molekul lemak tersusun atas dua lapis, terdapat dibagian tengah membran. di sebelah luarnya terdapat lapisan protein porifer (protein tepi), yang menyusun tepi luar dan dalam membran. Protein yang masuk ke lapisan lemak disebut protein integral. Tebal membran plasma antara 5-10 nm." Berikut model membran mosaik cair.
Fungsi membran plasma
1. Melindungi isi sel
Membran sel berfungsi mempertahan kan isi sel.
2. Mengatur keluar masuknya molekul-molkul.
Membran plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel), artinya ada zat-zat tertentu yang dapat melewati membran dan ada pula yang tidak.
3. Sebagai reseptor (penerima) rangsangan dari luar.
Rangsangan itu berupa zat-zat kimia, misalnya hormon, racun, rangsangan listrik; dan rangsangan mekanik, misalnya tusukan dan tekanan.
2. Sitoplasma
Sitoplasma artinya plasma sel, yakni cairan yang berada di dalam sel selain nukleoplasma (plasma inti). Sitoplasma tersusun atas cairan dan padatan. Cairan sitoplasma disebut sitosol. Padatan sitoplasma adalah organel-organel. Sitosol tersusun atas air, protein, asam amino,vitamin, nukleotida, asam lemak, gula, dan ion-ion. Sitosol disebut pula matriks sitoplasma.

1. Sifat-sifat sitosol.
Sifat fisik sitosol dapat berubah-ubah karena mengandung protein. Pada kondisi tertentu, sitosol berada pada fase sol(cair) dan pada saat yang lain berada dala, fase gel (gelatin, padat). Sitosol uang berada di dekat membran sel (ektoplasma) biasanya bersifat gel. Sedangkan sitosol yang berada pada bagian dalam sel (endoplasama) bersifat sol. Contohnya adalah putih telur.
2. Fungsi sitoplasma.
Sitoplasma berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan-bahan kimia yang penting bagi metabolisme sel, seperti enzim-enzim, ion-ion, gula, lemak, dan protein.
3. Nukleus
Inti sel atau nukleus merupakan organel terbesar yang berada di dalam sel. Nukleus berdiameter sekitar 10um (mikrometer). Nukleus biasanya terletak di tengah sel dan berbentuk oval atau bulat.
1. Membran nukleus.
Membran rangkap nukleus terdiri atas membran luar dan membran dalam. Membran luar berhubungan langsung dengan retikulum endoplasma dan akhirnya ke membran sel.
2. Nukleoplasma.
Matriks nukleus disebut nukleoplasma. Nukeoplasma tersusun atas air, protein, ion,enzim, dan asam inti. Nukleoplasma bersifat gel. Di dalamnya terdapat benang-benang kromatin (benang penyerapwarna). Pada proses mitosis, benang kromatin itu tampak memendek dan disebut kromosom. Benang kromatin tersusun atas protein dan DNA. Di dalam benang DNA inilah tersimpan informasi kehidupan.
3. Nukleolus.
Nukleolus (anak inti) terbentuk pada saat terjadi proses transkripsi (sintesis RNA) di dalam nukleus.
4. Fungsi Nukleus.
Nukleus memiliki arti penting bagi sel.Fungsi nukleus antara lain adalah
1. Pengendai seluruh kegiatan sel., misalnya dengan memasukkan RNA dan unit ribosom ke dalam RNA.
2. Pengaturan pembelahan sel.
3. Pembawa informasi genetik.
4. Sentriol
Sentriol merupakan organel uang dapa dilihat ketika sel mengadakan pembelahan. Pada fase tertentu dalamdaur hidupnya sentriol memiliki silia atau flagela. Sentriolhanya di jumpai pada selhewan, sedangkan pada sel tumbuhan tidak. Sentriol teretak saling tegak lurus antar sesamanya di dekat nukleus. Pada pembelahan mitosis, sentriol terbagi menjadi dua , tiap-tiap bagian menuju ke kutub sel. Maka terbentuklah benang-benang spindel yang menghubungkan kedua kutub tersebut. Benang spindel berfungsi "menarik" kromosom menuju ke kutub masing-masing.
5.  Retikulum Endoplasma
Retikulum berasal dari kata reticular yang berarti anyaman benang/jala.Karena letaknya memusat pada bagian retikulum endoplasma (disingkat RE). RE banyak hanya dijumpai di dalam sel eukariotik, baik selhewanmaupun sel tumbuhan. RE memiliki banyak bentuk (polimorfik).
1. Macam-macam Retikulum Endoplasma
1. RE kasar
Membran RE yang berhadapan dengan sitoplasma ada yang ditempati ribosom, sehingga tampak berbintil-bintil. RE demikian disebut RE kasar/RE berbintil. RE kasarmerupakan penampung protein yang dihasikan ribosom. Protein yang dihasilkan masuk ke dalam rongga RE.
2. RE halus
RE halus adalah RE yang tidak ditempati ribosom.
2. Fungsi Retikulum Endoplasma
1. menampung pertein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke kompleks Golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel (RE kasar).
2. mensintesis lemak dan kolesterol (RE kasardan RE halus).
3. menetralkan racun (detoksifikasi), misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati.
4. transportasi molekul-molekul dari bagian sel yang satu bagian sel yang lain(RE kasar dan RE halus).
6. Ribosom
Ribosom tersusun atas RNA-ribosom (RNA-r) dan protein. Ribosom tidak memiliki membran. Menurut bentuknya, ribosom terdiri dari unit besar dan unit kecil yang masing-masing berbentuk bulat. Ribosom ada yang menempel pada membran RE, ada pula yang melayang-layang di dalam sitoplasma. Fungsinya sam, yaitu untuk mensintesis protein. Hanya saja, umumnya ribosom yang menempel paddaRE-lah yang berfungsi mensintesis protein untuk di bawa ke luar sel melalui RE dan kompleks Golgi. Sedangkan ribosom yang melayang mensintesis protein untuk keperluan di dalam sel.
7.  Kompleks Golgi
Kompleks Golgi sering disebut Golgi saja. Pada sel tumbuhan, kompleks Golgi disebut diktiosom. Organel ini terletak di antara RE dan membran plasma. Selain berfungsi menambahkan glioksilat pada protein, Golgi juga berfungsi untuk mensintesis glikolipida, membentuk dinding sel tumbuhan, dan membentuk lisosom.
8. Badan mikro
Disebut badan mikro karena ukurannya kecil, hanya bergaris tengah 0,3-1,5um.
1. Peroksisom
Peroksisom mengandung enzim katalase. Enzim katalase berfungsi menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi oksigen dan air. Hidroperoksida merupakan senyawa hasil sampingan dari proses pernapasan (oksida) sel yang bersifat meracuni sel. Peroksisom terdapat pada sel hewan dan sel tumbuhan. Sel yang banyak mengandung peroksisom adalah sel yang banyak melakukan oksidasi, misalnya sel hati, ginjal, dan sel otot. Di samping itu, enzim katalase juga berperan dalam metabolisme lemak dan fotorespirasi.
2. Glioksisom
Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan, terutama pada jaringan yang mengandung lemak, seperti biji-bijian berlemak. Glioksisom menghasilkan enzim katalase dan oksidase yang keduanya berperan dalam proses metabolisme lemak, yaitu mengubah lemak menjadi gula. Proses metabolisme lemak menghasilkan energi yang diperlukan untuk perkembangan biji.
9. Mitokondria
Mitokondria merupakan penghasil energi (ATP)karena berfungdi untuk respirasi. Benruk mitokondria beraneka ragam . Namun, secara umum bentuk mitokondria adalah butiran atau benang. Ukurannya seperti bakteri dengan diameter 0,5-1 um dan 3-10um. Mitokondria baru terbentuk dari pertumbuhan serta pembelahan mitokondria yang telah ada sebelumnya (seperti pembelahan pada bakteri). Mitokondria memilik dua membran, yaitu membran luar dan membran dalam. Struktur membran luar seperti membran plasma. Pada membran dalam pelekukan ke arah dalam membentuk krista. Matriks adalah cairan yang berada di dalam mitokondria dan bersifat dsebagai gel.
10. Mikrotubulus dan Mikrofilamen
MIkrotubulus merupakan organel berbentuk tabung atau pipa, yang panjangnya mencapai 2,5 um dengan diameter 25 nm. Tabubung-tabung itu tersusun atas protein yang dikenal sebagai. Mikrotubulus terdapat pada gelendong sel, yaitu berupa benang-benang spindel yang menghubungkan dua kutub sel pada waktu sel membelah.
11. Lisosom
Lisosom (lyso = pencrnaan, soma= tubuh) merupakan membran berbentuk kantong kecil yang berisi enzim hidrolitik yang disebut lisozim. Enzim ini berfungsi dalam pencernaan intrasel, yaitu mencerna zat-zat yang masuk ke dalam sel.
1. Pembentukan lisosom
Enzim lisosom adalah suatu protein yang diproduksi oleh ribosom dan kemudian masuk ke RE. Dari RE enzim dimasukkan kedalam membran, kemudiandikeluarkan ke sitoplasma menjadi lisosom. Selainn itu ada juga enzim yang dimasukkan terlebih dahulu ke Golgi, oleh Golgi enzim dibungkus membran, kemudian dilepaskan di dalam sitoplasma. Jadi, proses pembentukan lisosom ada dua macam: pertama di bentuk secara lansung oleh RE dan kedua oleh Golgi.
2. Proses pencernaan oleh lisosom
Proses pencernaan oleh lisosom dapat di uraikan sebagai berikut. Misalnya sel menelan benda asing berupa bakteri secara fagositosis, maka bakteri itu dimasukkan ke dalam vakuola. Vakuola berisi bakteri itu segera didatangi lisosom. Membran lisosom dan membran vakuola bersinggungan,kemudian membran tersebut bersatu. Enzim dari lisosom masuk ke dalam vakuola, kemudian segera mencerna bakteri. Enzim lisosom tidak aktif mencerna membran pecah, maka enzim lisosom akan keluar dari membran dan mencerna sel itu sendiri.
3. Penyakit akibat kegagalan lisosom
1. Silikosis
Pada orang yang bekerja di daerah berdebu, debu-debu itu terhisap ke paru-paru. Di dalam sel alveoli paru-paru debu-debu dalam vakuola dicerna oleh enzim lisosom. Namun bila debu mengandung silikon yang keras, debu tidak tercerna dan sebaliknya justru membran vakuola menjadi bocor. Akibatnya enzim lisozim keluar mencerna sel paru-paru. Orang yang menderita penyakit demikian disebut menderita silikosis.

2. Rematik
Orang yang sering mengkonsumsi makanan dari organ dalam (usus, hati), belinjo, dan rebung, darahnya akan mengandung asm urat (berupa kristal). Asam urat itu masuk ke dalam lisosom dan tidak dapat dicerna. Kemudian, enzim lisosom keluar, mencerna sel-sel pada persendian dan akibatnya orang tersebut menderita rematik. Penderita rematik mengalami bengkak dan radang di persendian yang menyebabkan rasa sakit luar biasa.

C.Transpor Lewat Membran
Perpindahan molekul atau ion melewati membran ada dua macam, yaitu transpor pasif dan transpor aktif.

1. Tranpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan sel.
2. Transpor adalah perpindahan molekulatu ion dengan menggunakan energi dari sel itu, dan perpindahan tersebut dapatnterjadi meskipun menentang konsentrasi.

1. Difusi adalah penyebaran molekul zat dari konsentrasi (kerapatan) tinggi konsentrasi rendah, tanpa menggunakan energi.
2. Osmosis adalah perpindahan ion / molekul dari kerapatan tinggi ke kerapatan rendah dengan melewati suatu membran.

Komunikasi Antar Sel

Komunikasi Antar Sel- Pada tumbuhan dan hewan dikenal kumunikasi antar sel menggunakan molekul signal ekstraseluler (ligan). Ini merupakan cara organisme untuk mengontrol metabolisme sel, pertumbuhan, diferensiasi jaringan, sintesis dan sekresi protein serta mengatur komposisi cairan ekstraseluler. Molekul sinyal ini disintesis dan di sekresikan oleh adanya sel sinyal dan hanya menghasilkan respon spesifik pada sel target yang memiliki reseptor untuk molekul sinyal yang spesifik. Pada organisme multiseluler, molekul sinyal dapat berupa molekul hidrofilik atau hidrofobik. Kedua kelompok molekul ini memiliki mekanisme yang berbeda dalam aktivasi proses-proses dalam sel.

Beberapa molekul signal hidrofibik,misalnya steroid,retinoid dan tiroksin dapat berfungsi ke dalam sel dan berikatan dengan reseptor intraseluler. Reseptor intraseluler (RC) ada 2 macam, yaitu reseptor yang terdapat di sitoplasma (Cytoplasmic Receptor) dan di dalam inti sel (Nuclear Receptor). Perbedaan mekanisme aktivasi transkripsi keduanya dapat dilihat pada gambar 2. Berbagai molekul kecil hidrofilik seperti (asam amino, lipid, dan asetilkolin), peptide dan protein digunakan untuk komunikasi antar sel.

Molekul signal berupa hormon steroid (estradiol, progesteron, testosteron), vitamin D3 dan asam retinoic dapat menembus membran sel dan berikatan dengan reseptor spesific intraseluler dan membentuk kompleks hormon-reseptor, kemudian translokasi ke dalam inti sel dan berikatan dengan elemen DNA yang responsif terhadap kompleks hormon-reseptor. Ini menyebabkan diaktifkannya gen target untuk mensintesis protein tertentu.

Cara komunikasi antar sel lainnya adalah melalui reseptor yang terdapat dipermukaan membran sel (reseptor membran). Dalam hal ini molekul ligan bekerja sebagai ligan yang berikatan dengan molekul komplemen pada permukaan luar membran sel. Ikatan ini menyebabkan perubahan komponen reseptor di dalam sel atau menginduksi respons seluler yang spesifik. proses-proses tersebut dikenal dengan signal transduksi.salah satu kelompok reseptor pada permukaan membran mengaktivasi protein G yang dikenal dengan G protein-coupled receptors (GPCRs),yang di temukan pada semua sel eukariotik,mulai dari yeast hingga manusia.Genum manusia misalnya mengkode beberapa ribu GCPR. Termasuk di sini reseptor pada mata,peraba,perasa,beberapa reseptor neurotrasmiter dan reseptor hormon yang mengontrol metabolisme karbohidrat,asam amino pada umumnya.

MOLEKUL SIGNAL DAN RESEPTOR MEMBRAN (LIGAN)

Kumunikasi menggunakan signal ektraseluler biasanya melibatkan beberapa langkah berikut :

1. Sintesis

2. Pelepasan molekul signal oleh sel signal

3. Transpor signal menuju sel target

4. Molekul signal berikatan ke protein reseptor untuk mengaktivasinya

5. Inisiasi satu atau lebih jalur signal transduksi yang telah diaktivasi oleh reseptor

6. Terjadi perubahan spesifik pada fungsi seluler, metabolisme atau perkembangan dan

7. Pelepasan signal sehingga seringkali menyebabkan terhentinya respon seluler.

Sebagian besar reseptor diaktivasi oleh ikatan molekul dengan membran ( misalnya hormon, faktor pertumbuhan, neutransmiter dan feromon ). Terdapat beberapa cara kumunikasi sel yang menggunakan reseptor membran yaitu juktakrin, otokrin,parakin, dan endokrin.

Signalling juktakrin

Signalling juktakrin merupakan komunikasi dua sel yang berdekatan dengan membentuk pori yang menghubungkan kedua sel tersebut sehingga ion dan molekul terkecil dapt melalui pori yang terbentuk.

Signalling otokrin

Signalling otokrin sel atau sel-sel merespons molekul yang di sekresikannya sendiri. Signal ini juga dijumpai pada sel-sel tumor yang mensekresi faktor pertumbuhan secara berlebihan hingga menginduksi proliferasi sel yang tidak terkendali. Ini menyebabkan terbentuknya massa tumor yang dapat menekan jaringan atau organ yang ada disekitarnya.

Signalling parakrin

Signalling parakrin, merupakan komunikasi antar sel jarak pendek. Sel signal mensekresi molekul signal targetnya pada sel-sel yang berdekatan dengan sel signal. Misalnya epinefrin merupakan neutotransmiter yang dilepaskan oleh satu sel saraf ke sel saraf lainnya atau sel saraf ke efektor pada otot rangka ( merangsang atau menghambat konstraksi). Yang kemudian dapat berikatan dengan reseptor membran pada sel-sel target yang ada di sekitarnya dan menginduksi perubahan di dalam sel target.

Signalling endokrin

Signalling endokrin merupakan contoh komunikasi antar sel jarak jauh karena sel signal terletak dilokasi yang relatif jauh dari sel target. Dalam signal ini molekul signalnya adalah hormon. Molekul signal dapat sampai ke sel target karena ditransfor melalui darah atau cairan ektraseluler lainnya. Signalling endokrin misalnya terjadi pada siklus reproduksi wanita. Hormon yang terlibat dapat berupa peptida atau steroid. Hormonpeptida misalnya FSH, LH,follicle stimulating hormon, Lutenizing Hormon, Chorionic Gonadotropin. Sedangkan hormon teroid misalnya estrogen dan progesteron. Mekanisme signalling endokrin pada siklus reproduksi wanita pada gambar 6

SIGNAL RANSDUKSI INTRASELULER

Signal tranduksi merupakan proses pengubahan ikatan molekul signal pada reseptor sel target untuk menghasilkan respon biologis. Dalam hal ini terdapat second messenger yang bekerja sebagai agen signal tranduksi. Second messenger ini dapat membawa signal dari beberapa reseptor.

Dalam signal tranduksi ikatan dengan ligand (first messenger) pada beberapa reseptor membran dalam waktu singkat dapat meningkatkan atau menurunkan konsentrasi molekul kecil yang merupakan second messenger. Beberapa molekul berikut misalnya cAMP ( siklik AMP), cGMP, DAG (1,2- diasilgliserol) dan inositol trifosfat (IP3) berperan sebagai Second messenger.

IKATAN RESEPTOR-PROTEIN G (GPCR) YANG MENGAKTIVASI ATAU MENGHAMBAT ADENIL SIKLASE

Banyak sekiali reseptor membran yang berhubungan dengan signal transduksi protein G. Semua GPCR terdiri atas tujuh segmen dimana terminal N terdapat diluar membran dan terminal C terdapat didalam sitosol. Sejumlah GPCR merupakan reseptor hormon, neurotransmiter, rodopsin dan ribuan reseptor pembau pada hidung. merupakan protein switch GTPase dengan kemungkinan ON ketika berikatan dengan GTP dan OFF ketika berikatan dengan GDP a. Sub unit Ggb tetap berikatan sehingga di kenal dengan sub unit Gg dan Gb. Selama signaling, Gg dan Gb, GaSignal transduksi protein G terdiri atas tiga subunit G

-CTP.a dari pada Ggb-GTP justru menghambat tergantung pada sel dan ligand, subunit Ga-GTP, pada beberapa kasus GaIkatan reseptor menyebabkan protein G teraktivasi, sehingga mengantarai aktivitas protein efektor. Walaupun kebanyakan protein efektor diaktivasi oleh G

Share :

Facebook Google+ Twitter