Makalah Biologi Dan Metabolisme Sel. Fix

BAB I

PENDAHULUANSel darah merah atau eritrosit adalah salah satu jenis sel darah yang telah lazim dikenal dan merupakan sel yang sangat penting dalam proses pengangkutan oksigen ke seluruh tubuh melalui aliran darah1. Eritrosit utuh tertua pertama kali ditemukan pada tzi the Iceman, sebuah mummi dari seorang pria yang meninggal pada tahun 3255 sebelum masehi2. Orang pertama yang menjelaskan tentang sel darah adalah seorang ilmuan biologi asal Belanda bernama Jan Swammerdam dengan menggunakan mikroskop pada tahun 1658 untuk mempelajari darah pada katak. Pada tahun 1674, Anton van Leeuwenhoek menemukan sel darah merah yang berukuran 25 ribu kali lebih kecil dari butiran pasir1. Tahun 1901, Karl Landsteiner mempulikasikan penemuannya tentang tiga golongan besar darah yaitu A, B, dan C (yang kemudian diganti menjadi O). Ia menjelaskan pola regular yang merupakan reaksi yang terjadi saat serum bercampur dengan sel darah merah, yang mengidentifikasi cocok atau tidaknya kombinasi antara golongan darah tersebut. Setahun kemudian Alfred von Decastello dan Adriano Sturli, mahasiswa dari Landsteiner, mengidentifiksi golongan darah keempat, yaitu AB2. Tahun 1959, dengan menggunakan X-ray crystallography, Dr. Max Perutz memecahkan misteri tentang struktur hemoglobin, suatu protein pada sel darah merah yang dapat mengangkut oksigen1. BAB II

SEL DARAH MERAH PADA INVERTEBRATA

2. Sel Darah Merah pada Invertebrata 2.1. Sel Darah Merah pada Organisme UniselularPada satu setengah sejarah kehidupan bumi, hanya terdapat sedikit oksigen pada atmosfer. Bakteri mengandalkan alur glikolisis untuk mendukung respirasi aerobnya sebelum tersedianya oksigen yang cukup pada atmosfer. Ketika telah tersedia oksigen yang cukup pada atmosfer, organisme eukariot mikroskopis menggunakan hemoglobin untuk menghasilkan ATP secara anaerob jauh sebelum adanya sistem sirkulasi untuk mengedarkan oksigen2. Hemoglobin merupakan molekul yang telah lama dikenal (yang telah terdapat pada organisme prokariot dan eukariot) yang mungkin telah berkembang di dunia tanpa jumlah oksigen yang cukup. Hemoglobin memiliki struktur yang sama dengan peroksidase, yang dapat bereaksi dengan oksigen untuk memberikan perlindungan bagi sel3. Sebagian organisme seperti bakteri dan organisme aerobik lain, memodifikasi asam amino glisin untuk mensintesis porphyrin yang berfungsi mengikat besi. Ketika besi berikatan dengan protoporphyrin, terbentuk pigmen respirasi yaitu heme2. Pada bakteri dan yeast, protein multi-domain berkombinasi dengan hemoglobin untuk memproduksi protein baru seperti flavohemoglobin. Flavohemoglobin pada bakteri ini dapat menghilangkan NO (nitrit oksida) dengan cara mereaksikannya dengan oksigen menjadi bentuk nitrat. Ketika oksigen tidak tersedia, flavohemoglobin menghilangkan NO dengan mengkonversikannya menjadi N2O. Dengan demikian, molekul ini dapat memberikan proteksi dari NO pada kondisi aerob dan anaerob. Pada zaman dulu (dan pada komunitas di laut dalam), NO terdapat dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada oksigen3. 2.2. Sel Darah Merah pada Coelomata

Pada nematoda, hemoglobin dapat berfungsi sebagai peroksidase dan juga dapat meghilangkan NO3. Beberapa sel darah merah pada cacing nemertine, suatu organisme primitif yang memilki sistem sirkulasi, mengandung hemoglobin sehingga darahnya berwarna merah. Sedikitnya pada salah satu dari cacing polychaete, yaitu magelona, memiliki pigmen respirasi di dalam sel darahnya, sama seperti pada sel darah pada vertebrata2. Pada hemichordata, pigmen darah tersebut terletak di luar sel darah. Sebaliknya, sebagian besar pigmen pada tunicata adalah hemosit yang terdapat pada pembuluh darah atau pada ruang antar jaringan penghubung3. Pada crustacea, hemoglobinnya terbentuk dari protein multi-subunit dengan dua grup heme pada setiap subunit. Setiap subunit memiliki massa 30-40 kd (kilodalton) dan protein tersebut secara keseluruhan memiliki massa 250-800 kd. Pada mollusca, hemoglobinnya terbentuk dari protein multi-subunit dengan multiple grup heme (8-20 kd per subunit). Sedangkan pada annelida, hemoglobinnya terbentuk dari protein multi-subunit tanpa mengandung heme namun tiap subunit dapat bergabung dengan rantai disulfida3. Annelida yang hidup di laut dalam telah membuat hemoglobin ekstraselulernya beradaptasi sehingga dapat mentranspor hidrogen sulfida2. BAB III.

SEL DARAH MERAH PADA VERTEBRATA

3. SEL DARAH MERAH PADA VERTEBRATA

Terdapat variasi yang sangat luas pada eritrosit vertebrata, sebagaimana korelasi antara ukuran sel dan nukleusnya1. Eritrosit pada mamalia tidak memiliki nukleus pada saat matur, artinya telah kehilangan nukleusnya. Sebaliknya, eritrosit pada vertebra lainnya memiliki nukleus, kecuali pada salamanders dari genus Batrachoseps dan spesies ikan dari genus Maurolicus1. Sebelum masa evolusi dari vertebrata, dua jenis duplikasi dari gen hemoglobin telah terjadi. Duplikasi yang pertama menghasilkan mioglobin dan hemoglobin dan duplikasi yang kedua menghasilkan gen alfa dan beta hemoglobin. Duplikasi dari gabungan gen alfa dan beta telah menghasilkan famili gen alfa dan beta yang berlokasi pada kromosom manusia yaitu masing-masing pada kromosom 16 dan 11. Beberapa gen dari famili tersebut hanya terdapat pada embrio sedangkan yang lain dan berfungsi lebih lama. Beberapa dari pseudogen pada manusia memiliki kemiripan fungsi dengan gen pada organisme lain. Eta hemoglobin merupakan suatu hemoglobin embrionik pada nenek moyang mamalia eutheria. Pada artiodactyl (rusa, sapi, jerapah, dan sejenisnya), eta hemoglobin merupakan gen yang masih fungsional. Pada primata, eta hemoglobin merupakan pseudogen yang tidak fungsional. Hewan pengerat sama sekali tidak memilki sisa dari gen eta hemoglobin4. 3.1. Sel Darah Merah pada Siklostoma

Lamprey (Lampetra fluviatilis), yang merupakan vertebrata primitif, memiliki eritrosit dengan bentuk mirip stomatosit non aksisimetrik. Terdapat nukleus dan hemoglobin yang mengisi sitosol dengan beberapa organela sel dan struktur vesikular. Namun anehnya tidak terdapat marginal band pada mikrotubulusnya. Hal inilah yang menyebabkan eritrositnya berbentuk poli invaginasi non aksisimetrik. Diameter eritrosit berukuran sekitar 7,5 m dengan luas permukaannya sekitar 284 m2 dan volume 288 m3. Pada spesies yang berbeda, eritrosit matur memiliki marginal band pada mikrotubulusnya3. Pada Pacific hagfish (Eptatretus stoutii), perubahan sitologis menyertai maturasi dari eritrosit. Sejumlah besar eritrosit imatur dan eritrosit dalam stadium mitosis dapat dijumpai pada sirkulasi perifer yang mengindikasikan adanya diferensiasi dan proliferasi yang intensif dari eritrosit yang terjadi dalam aliran darah. Eritrosit imatur terdiri dari mitokondria, membran Golgi, centriol, mikrotubulus, dan ribosom dengan densitas yang tinggi pada sitoplasmanya. Pada stadium intermediate, terlihat lisosom pada sitoplasma. Dengan diferensiasi yang progresif, eritrosit pada hagfish mengakumulasi hemoglobin namun kehilangan sebagian besar organela selnya. Variasi organela pada sitoplasma hilang seiring berlangsungnya proses degenerasi dengan adanya autolisis lisosom. Nukleolus mengalami pengurangan ukuran seiring berjalannya proses maturasi yang progresif. Sitoplasma pada eritrosit matur dominan terdiri dari hemoglobin4. Elasmobransi dan hagfish memiliki sel darah merah yang besar, kira-kira 19,7 mm x 13,9 mm. 23.2. Sel Darah Merah pada IkanSejumlah gen yang telah ditemukan dapat mengontrol hematopoiesis pada ikan (termasuk beberapa gen yang menyebabkan sejumlah sel darah merah secara signifikan berkurang atau bahkan tidak ada), sama seperti pada famili GATA dari faktor transkripsi yang merupakan faktor yang penting pada proses hematopoiesis pada mamalia. Mutasi pada GATA1 dapat mengganggu formasi pada sel darah merah pada ikan3. Pada ikan teleost, jumlah normal eritrosit adalah 1,05106 3,0106 sel/mm3. 2Seperti halnya pada hematokrit, kadar eritrosit yang rendah menunjukkan terjadinya anemia. Sedangkan kadar tinggi menandakan bahwa ikan dalam keadaan stress4. Ikan sebagaimana vertebrata lain, memiliki sel darah merah (eritrosit) berinti dan berwarna merah kekuningan dengan bentuk dan ukuran bervariasi antara satu spesies dengan lainnya. Terkadang dijumpai bahwa bentuk eritrosit pada ikan menyerupai bentuk eritrosit pada manusia. Eritrosit dewasa berbentuk lonjong, kecil dan berdiameter 7-36 mikron tergantung pada spesies ikannya. Jumlah eritrosit pada masing-masing spesies juga berbeda, tergantung aktivitas ikan tersebut. Pada ikan yang memiliki aktivitas tinggi seperti ikan predator blue marlin (Makaria nigricans) memiliki hematokrit 43% dan mackerel 52,5%, sedangkan pada ikan nototheniid (Pagothenia bermachii) hanya 21%. Tiap-tiap mm darah berkisar antara 20000-3000000. Pengangkutan oksigen dalam darah bergantung kepada jumlah hemoglobin yang terdapat dalam eritrosit4.

Gambar 3.1. Sel Darah Merah pada Ikan43.3. Sel Darah Merah pada Amfibi

Pada amfibi, eritrositnya memiliki nukleus yang di dalamnya terdapat DNA. Pada sebagian besar spesies urodele (kadal air, salamander) memiliki kumpulan granul dan vakuol dalam sitoplasma pada eritrosit matur. Eritrosit pada katak berbentuk seperti bola dan empat kali lebih besar daripada eritrosit pada mamalia5.

Gambar 3.2. Sel Darah Merah pada Katak5Katak beradaptasi pada dua lingkungan yaitu di darat dan di air. Oleh karena itu darah pada katak lebih cair akibat adaptasi pada habitat air. Konsentrasi oksigen pada lingkungan air relatif rendah sehingga tidak dibutuhkan konsentrasi yang tinggi dari eritrosit. Hal ini juga mengakibatkan presentasi hematokrit yang rendah6.3.4. Sel Darah Merah pada ReptilSatu-satunya vertebrata yang diketahui tidak memiliki eritrosit adalah crocodile icefishes (family Channichthyidae); hidup di air dingin yang kaya akan oksigen. Oksigen dapat ditranspor secara bebas ke dalam darahnya. Walaupun vertebrata ini tidak menggunakan hemoglobin, sisa-sisa gen dari hemoglobin masih dapat ditemukan pada genomnya3. Sel darah merah pada kura-kura secara biokimia sama dengan pada mamalia pada derajat metabolisme anaerobik, yang menggunakan alur metabolisme fosfat pentosa, dan menggunakan sedikit oksigen. Kadang-kadang eritrosit pada reptil mengeluarkan nukleusnya dari sel darah, peristiwa ini disebut hematogones4.

Gambar 3.3. Sel Darah Merah pada Kura-Kura43.5. Sel Darah Merah pada Burung

Sel darah merah pada burung mempunyai nukleus. Bentuk eritrositnya oval dengan nukleus di tengahnya yang juga berbentuk oval. Ukuran eritrosit pada aksis terpanjang sekitar 13,5 m dan aksis terpendek sekitar 7,5 m. Eritrosit pada burung berukuran lebih besar daripada eritrosit mamalia. Ukuran tersebut bervariasi pada tiap spesies7. Kromatin pada nukleusnya uniform dan berkumpul serta semakin memadat seiring bertambahnya usia burung. Sitoplasma memiliki tekstur uniform dan berwarna oranye-merah muda4. Pada apusan darah burung, variasi bentuk eritrosit kadang-kadang dapat dijumpai. Bentuknya dapat bervariasi (poikilositosis) dari irregular sampai bulat atau memanjang7. Di samping eritrosit matur, kadang-kadang juga dijumpai eritrosit pada stadium lain dari perkembangan eritrosit pada darah burung yang sehat. Eritrosit imatur atau eritrosit polikromatofilik, yaitu stadium penultimate dari perkembangan eritrosit, memiliki bentuk yang lebih bulat dengan nukleus yang juga berbentuk bulat. Kromatinnya lebih terang dan tersebar dengan sitoplasma yang berwarna biru terang. Keberadaan sel imatur ini dalam jumlah yang kecil (antara 1-5% dari total eritrosit dalam sirkulasi) pada apusan darah perifer adalah keadaan yang normal pada burung yang sehat namun peningkatan jumlah dari eritrosit imatur ini mendeskripsikan suatu polikromasia atau polikromatofilia yang mengindikasikan adanya peningkatan eritropoiesis sebagaimana terlihat pada anemia degeneratif. Pada frekuensi yang kecil, stadium lain dari perkembangan eritrosit, seperti rubrisit, dapat dijumpai pada apusan darah perifer7.

Gambar 3.4. Sel Darah Merah pada Burung7Pada jumlah yang sangat kecil (kurang dari 1%) dari eritrosit burung dalam sirkulasi, dapat dijumpai eritrosit yang tidak memiliki nukleus, yang mengacu pada eritroplastida3. Eritropoiesis normalnya terjadi pada sumsum tulang walaupun eritropoiesis ektopik kadang-kadang dapat ditemukan pada lien dan hepar2. Proses perkembangan eritrosit pada burung terdiri dari tujuh stadium, yaitu: 71) Stadium rubriblas (atau eritroblas) adalah stadium pertama dalam perkembangan eritrosit. Selnya berukuran besar dengan nukleus bulat di tengahnya dan kromatin yang kasar serta nukleolus yang besar. Sitoplasmanya sangat basofilik dengan ruang yang luas (ruang mitokondrial).

2) Prorubrisit adalah stadium kedua yang menyerupai rubriblas. Perbedaannya adalah pada stadium ini nukleolus dan ruang mitokondrialnya menghilang. 3) Basofilik rubrisit adalah stadium ketiga yang pada stadium ini sitoplasmanya basofilik homogen dan nukleus berbentuk bulat dengan kromatin yang terkumpul. 4) Polikromatik rubrisit awal adalah stadium keempat di mana pada stadium ini sitoplasmanya basofilik namun sedikti eosinofilik, yang mengindikasikan permulaan dari sintesis hemoglobin.

5) Polikromatik rubrisit akhir adalah stadium kelima. Sitoplasma menjadi oval dan lebih eosinofilik. 6) Eritrosit polikromatik adalah stadium keenam. Sel pada stadium ini menyerupai eritrosit matur namun bentuknya lebih oval, sitoplasma sedikit basofilik dengan kromatin yang kurang padat. 7) Eritrosit matur yang merupakan stadium terakhir.

Eritropoiesis pada burung dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu hormon dan konsentrasi oksigen dalam jaringan. Hipoksia merangsang produksi dan pelepasan hormon eritropoietin (suatu glikoprotein yang diproduksi di ginjal) yang memberikan efek positif bagi proses eritropoiesis. Hormon lain seperti androgen dan adrenokortikoid juga memberikan efek positif pada proses ini. Pada kondisi lain seperti polisitemia cenderung menekan eritropoiesis.7 Eritrosit burung memiliki waktu paruh yang lebih pendek (25-45 hari) daripada eritrosit mamalia. Pergantian sel yang cepat ini mungkin berhubungan dengan temperatur tubuh yang tinggi pada burung dan laju metabolisme yang cepat pada eritrosit burung, yang memakai oksigen dan nutisi lebih banyak daripada mamalia4. 3.6. Sel Darah Merah pada MamaliaEritrosit pada mamalia memiliki keunikan dibandingkan pada vertebrata lain karena tidak mempunyai nukleus pada bentuk maturnya. Sel ini memiliki nukleus selama awal dari fase eritropoiesis namun nukleus dibuang selama perkembangannya menjadi matur agar dapat menyediakan ruang yang lebih luas untuk hemoglobin. Pada mamalia, eritrosit juga kehilangan organela selnya seperti mitokondria, aparatus Golgi, dan retikulum endoplasma1. Akibat tidak memiliki mitokondria, eritrosit tidak menggunakan oksigen sebagai bahan energi, malah sel ini memproduksi ATP melalui glikolisis dari fermentasi glukosa dan asam laktat untuk menghasilkan piruvat3. Akibat kehilangan nukleus dan organela sel, eritrosit matur tidak mengandung DNA dan tidak dapat mensintesis RNA sehingga menyebabkan tidak dapat membelah diri serta memiliki kemampuan memperbaiki diri yang terbatas. Hal ini memastikan bahwa virus tidak dapat menginfeksi eritrosit pada mamalia6. Eritrosit pada mamalia berbentuk piringan bikonkaf, pipih di tengah dan tebal pada tepinya. Bentuk yang spesifik ini memungkinkan aliran benda-benda darah dalam pembuluh darah besar, seperti memaksimalkan aliran laminar dan meminimalkan penyebaran platelet. Hal ini dapat menekan aktivitas atherogenik pada pembuluh darah besar 1. Namun terdapat pengecualian mengenai bentuk eritrosit pada ordo artiodactyl (termasuk sapi, rusa, dan yang sejenisnya), yang morfologi eritrosinya tampak aneh: eritrosit yang kecil dan sangat oval pada lama dan unta (famili Camelidae), bentuk bola yang sangat kecil pada famili Tragulidae, dan eritrosit dengan bentuk fusiform, bulan sabit, irregular poligonal, dan bentuk angular lain pada rusa merah dan wapiti (famili Cervidae). Anggota dari ordo ini mempunyai peningkatan yang jelas pada cara perkembangan eritrosit berbeda dengan pada mamalia. Secara keseluruhan, eritrosit pada mamalia sangat fleksibel dan dapat berubah bentuk sehingga dapat melewati kapiler yang sangat kecil4. Pada mamalia, nukleus dari sel darah merah dikeluarkan sebelum sel tersebut masuk ke dalam sirkulasi, sehingga pada setiap mililiter dari darah dapat terisi lebih banyak dengan sel darah merah (dengan demikian lebih banyak terisi dengan hemoglobin). Beberapa marsupial memiliki sel darah merah yang mempunyai nukleus ketika dewasa8. Pada pembuluh darah besar, eritrosit kadang-kadang terlihat seperti suatu tumpukan yang rata pada tiap sisinya. Bentuk ini dikenal sebagai formasi rouleaux. Hal ini sering terjadi jika terjadi peningkatan level protein serum, contohnya selama proses inflamasi1.

Limpa berfungsi sebegai tempat penyimpanan eritrosit, namun fungsi ini sedikit terbatas pada manusia. Pada beberapa mamalia seperti anjing dan kuda, limpa menyimpan banyak eritrosit yang akan dilepaskan ke darah saat tubuh mengalami stres sehingga dapat menghasilkan kapasitas transpor oksigen yang tinggi6.

Gambar 3.5. Sel Darah Merah pada Manusia6Eritrosit pada manusia memiliki diameter kira-kira 6.2-8.2 m dan ketebalan pada bagian yang tipis 2-2.5m serta ketebalan minimum pada tengahnya 0.8-1m. Eritrosit memiliki volume rata-rata sekitar 90 fL dengan luas permukaannya sekitar 136 m2 dan dapat mengembang seperti sebuah bola dengan volume 150 fL tanpa adanya distensi membran2. Manusia dewasa mempunyai 23 1013 (20-30 triliun) eritrosit, yang merupakan seperempat dari total sel pada tubuh manusia (wanita memiliki 4-5 juta eritrosit per mikroliter dari darah dan laki-laki sekitar 5-6 juta); orang yang tinggal di dataran tinggi dengan tekanan udara yang rendah memiliki eritrosit dengan jumlah yang lebih banyak1. Warna merah dari darah disebabkan oleh adanya kandungan besi pada hemoglobin. Tiap eritrosit manusia mengandung kira-kira 270 juta hemoglobin. Tiap hemoglobin membawa empat grup heme. Protein heme ini bertugas untuk mentranspor lebih dari 98% oksigen (sisanya dibawa oleh plasma darah). Eritrosit pada kebanyakan laki-laki menyimpan sekitar 2,5 gram besi, yang mewakili 65% total besi pada tubuh manusia1. Pada manusia, tiap eritrosit membawa sekitar 250.000 molekul hemoglobin yang memiliki kemampuan mentranspor oksigen dan karbondioksida. Hemoglobin adalah suatu molekul yang terbentuk dari dua komponen yang terpisah: komponen protein yaitu globin dan komponen bukan protein yaitu heme. Heme merupakan molekul yang diklasifikasikan sebagai porphyrin6. Pada kromosom manusia yaitu kromosom 16, terdapat suatu kelas gen hemoglobin yang merupakan hasil dari duplikasi gen nenek moyang yang membentuk famili gen alfa hemoglobin2.

Gambar 3.6. Struktur Hemoglobin pada Manusia1Semua vertebrata, termasuk manusia, mempunyai embrionik sel darah merah yang bernukleus bermula dari yolk sac. Ketika fetus manusia mengalami hipoksia, jumlah sel darah merah yang bernukleus semakin meningkat3. Fungsi utama dari sel darah merah adalah mengangkut hemoglobin yang selanjutnya mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan. Selain mengangkut hemoglobin, sel darah merah mengandung banayak karbonik anhidrase yang mengatalisis reaksi antara karbondioksida dan air sehingga meningkatkan kecepatan reaksi bolak-balik ini. Cepatnya reaksi ini membuat air dalam darah dapat bereaksi dengan banyak sekali karbon dioksida. Dengan demikian, mengangkutnya dari jaringan menuju paru-paru dalam bentuk ion bikarbonat. Hemoglobin dalam sel juga merupakan dapar asam basa sehingga sel darah merah bertanggung jawab untuk sebagian besar daya pendaparan seluruh darah1. Ketika eritrosit mengalami stres akibat konsriksi pembuluh darah, eritrosit melepaskan ATP yang menyebabkan dinding pembuluh darah berelaksasi dan berdilatasi agar aliran darah dapat kembali normal. Ketika hemoglobin mengalami deoksigenasi, eritrosit melepaskan S-nitrosothiol yang juga menyebabkan pembuluh darah berdilatasi dengan tujuan mengerahkan lebih banyak darah pada area tubuh yang mengalami kekurangan oksigen4. Baru-baru ini telah dipresentasikan bahwa eritrosit juga dapat mensintesis enzim nitrit oksida dengan menggunakan L-arginine sebagai substrat, seperti halnya sel endotelial. Terpaparnya eritrosit dengan stres fisiologis mengaktifkan sinntesis nitrit oksida kemudian menyebarkan nitrit oksida yang berperan dalam regulasi tonus vaskular2. Eritrosit juga dapat memproduksi hidrogen sulfida, suatu gas pemberi sinyal yang berperan dalam relaksasi dinding pembuluh darah. Eritrosit juga memiliki peranan dalam respon imun tubuh, ketika terinfeksi oleh patogen seperti bakteri, hemoglobin melepaskan radikal bebas yang dapat menghancurkan dinding dan membran sel bakteri sehingga bakteri tersebut mati2.3.6.1. Produksi Sel Darah MerahDalam minggu-minggu pertama kehidupan embrio, sel darah merah primitif banyak diproduksi di yolk sac. Selama pertengahan trimester masa gestasi, hati adalah organ utama yang memroduksi sel darah merah meskipun banyak sel darah merah ditemukan dalam limpa dan limfonodus. Lalu selama bulan terakhir kelahiran dan sesudah lahir sel darah merah hanya diproduksi di sumsum tulang. Pada dasarnya sumsum tulang dari semua tulang memroduksi sel darah merah sampai usia 5 tahun, tapi sumsum dari tulang panjang kecuali bagian proksimal humerus dan tibia menjadi sangat berlemak dan tidak memroduksi sel darah merah setelah kurang lebih berusia 20 tahun. Setelah usia ini kebanyakan sel darah merah diproduksi dalam sumsum tulang membranosa, seperti vertebra, iga, dan ilium. Bahkan dalam tulang-tulang ini sumsum menjadi kurang produktif seiring bertambahnya usia6. Dalam sumsum tulang terdapat sel stem hematopoietik pluripoten, yang merupakan asal sel dalam darah sirkulasi. Karena sel darah ini diproduksi terus-menerus sepanjang hidup, ada bagian dari sel-sel ini masih tepat seperti sel-sel pluripoten asalnya dan disimpan dalam sumsum tulang guna memertahankan suplainya. Namun, sebagian sel stem yang direproduksi akan berdeferensiasi membentuk sel lain. Asal sel yang paling mula masih tidak dapat dikenali sebagai suatu sel yang berbeda dari dari stem sel pluripoten, walaupun sel ini membentuk suatu jalur sel khusus disebul stem sel commited. Berbagai sel stem commited bila ditumbuhkan dalam biakan akan menghasilkan koloni tipe sel darah yang spesifik. Sel stem comitted yang menghasilkan eritrosit disebut unit pembentuk koloni eritrosit dan singkatan CFU-E menandai jenis sel stem ini. Unit pembentuk koloni garanulosit dan monosit disingkat CFU-GM4. Sel pertama yang dikenali sebagai bagian dari rangkaian eritrosit adalah proeritroblas. Dengan rangsangan yang sesuai maka dari sel stem CFU-E dapat dibentuk banyak sekali sel ini. Sekali proeritroblas terbentuk, ia akan membelah beberapa kali sampai akhirnya terbentuk eritrosit matur. Sel generasi pertama disebut basofil eritroblas karena dapat dipulas dengan zat warna basa. Pada saat ini, sel mengumpulkan sedikit sekali hemoglobin. Generasi berikutnya, sel sudah dipenuhi hemoglobin dengan konsentrasi 34% sehingga nukleus memadat menjadi kecil dan sisanya terdorong keluar sel. Pada saat yang sama, retikulum endoplasma direabsorbsi. Pada saat ini sel disebut retikulosit karena masih mengandung sedikit bahan basofilik, yaitu terdiri dari sia-sisa aparatus Golgi, mitokondria, dan sedikit organel sitoplasmik lainnya. Selama tahap retikulosit sel berjalan dari sumsum tulang masuk ke dalam kapiler darah dengan cara diapedesis (terperas melalui pori-pori membran kapiler). Bahan basofilik yang tersisa dalam retikulosit normalnya akan menghilang dalam waktu 1-2 hari dan sel menjadi eritrosit matur6. Pada proses pembentukan eritrosit normal, sel stem pluripoten menghasilkan erythroid burst-forming unit. Eritropoietin (EPO) dan sitokin seperti interleukin-3 dan granulocytemacrophage colony-stimulating factor menstimulasi sel ini untuk membentuk erythroid colony-forming unit pada sumsum tulang. Eritropoietin merangsang erythroid colony-forming unit untuk memproduksi proeritroblas. Tahap selanjutnya menghasilkan basophilic erythroblasts, polychromatic erythroblasts, pyknotic erythroblasts, retikulosit, dan akhirnya eritosit. Selama proses ini berlangsung, nukleus semakin mengecil pada setiap tahap dan akhirnya menghilang9.

Keterangan: EPO: erythropoietinGM-CSF: granulocyte-macrophage colony-stimulating factorIL-3: interleukin-3Gambar 3.7. Produksi Sel Darah Merah pada Manusia93.6.2. Metabolisme Besi

Jumlah rata-rata besi dalam tubuh manusia sekitar 4-5 gram, 65% dijumpai dalam bentuk hemoglobin, 4 % dalam bentuk mioglobin, 1 % dalam bentuk macam-macam senyawa heme yang meningkatkan oksidasi intraseluler, 0,1 % bergabung dengan protein transferin dalam plasma darah, 15-30 % disimpan dalam sistem retikuloendotelial dalam sel parenkim hati, khususnya dalam bentuk feritin6. Besi diabsorbsi dari semua bagian usus halus. Hati menyekresi apotransferin dalam jumlah sedang ke dalam empedu yang mengalir melalui duktus empedu ke dalam duodenum. Daalm usus halus, apotransferin berikatan dengan besi bebas dan dengan beberapa senyawa besi, seperti hemoglobin dan mioglobin, membentuk transferin. Transferin tertarik dan berikatan dengan reseptor membran sel epitel usus. Molekul transferi diabsorbsi ke dalam sel epitel dengan cara pinositosis dan dilepaskan dalam sisi darah dari sel lain dalam bentuk transferi plasma. Kecepatan absorbsi besi sangat lambat dengan kecepatan maksimum hanya beberapa mg/hari. Molekul transferi berikatan secara kuat dengan reseptor pada membran sel eritroblas dalam sumsum tulang. Selanjutnya, transferin bersama besi yang terikat masuk kedalama eritriblas dengan cara endositosis. Di sini, transferin mengirimkan besi secara langsung ke mitokondria, tempat heme disintesis9. 3.6.3. Sintesis HemoglobinSintesis hemoglobin dimulai dari proeritroblas kemudian dilanjutkan sedikit dalam stadium retikulosit karena ketika retikulosit meninggalkan sumsum tulang dan masuk ke dalam aliran darah, maka retikulosit tetap membentuk sedikit hemoglobin selama beberapa hari berikutnya. Pertama, suksisnil ko-A yang dibentuk dalam siklus Krebs berikatan dengan glisin untuk membentuk molekul pirol. Empat pirol bergabung untuk membentuk protoporfirin IX yang kemudian bergabung dengan besi untuk membentuk molekul heme. Akhirnya setiap molekul heme bergabung dengan rantai polipeptida panjang yang disebut dengan globin membentuk suatu subunit hemoglobin yang disebut rantai hemoglobin. Tiap atom besi dalam setiap molekul hemoglobin dalam berikatan dengan 1 molekul oksigen9.3.6.4. Destruksi Sel Darah MerahSel darah merah mengalami hemolisis yang lebih cepat dibanding dengan pembentukan atau produksi sel darah yang baru. Proses penggantian sel darah merah dari atau oleh sel darah yang baru terjadi setelah sirkulasi 3 hingga 4 bulan. Sel fagosit memecah eritrosit tua tidak hanya di limpa tetapi juga di sumsum tulang. Asam amino dilepaskan dari rantai globin dan kembali ke amino acid pool. Enzim heme oksigenase bekerja pada struktur porfirin heme untuk membentuk biliverdin dan melepaskan besi. Besi kembali ke iron pool untuk dapa digunakan kembali. Biliverdin mengalami katabolisme menjadi bilirubin. Bilirubin dilepaskan ke dalam plasma lalu berikatan dengan albumin dan ditranspor ke hati. Kemudian bilirubin mengalami konjugasi glukoronide dan diekskresikan ke kantong empedu9.

Gambar 3.8. Destruksi Sel Darah Merah pada Manusia9BAB IVKESIMPULANEritrosit adalah salah satu jenis sel darah yang sangat penting dalam proses pengangkutan oksigen ke seluruh tubuh melalui aliran darah. Eritrosit pada setiap organisme memiliki keunikan masing-masing namun tidak semua organisme memiliki eritrosit di dalam darahnya1. Bakteri mengandalkan alur glikolisis untuk mendukung respirasi aerobnya sebelum tersedianya oksigen yang cukup pada atmosfer. Ketika telah tersedia oksigen yang cukup pada atmosfer, organisme eukariot mikroskopis menggunakan hemoglobin untuk menghasilkan ATP. Bakteri memodifikasi asam amino glisin untuk mensintesis porphyrin yang berfungsi mengikat besi2. Lamprey memiliki eritrosit dengan bentuk mirip stomatosit non aksisimetrik. Terdapat nukleus dan hemoglobin yang mengisi sitosol dengan beberapa organela sel dan struktur vesikular3. Ikan memiliki eritrosit berinti dan berwarna merah kekuningan dengan bentuk dan ukuran bervariasi antara satu spesies dengan lainnya. Terkadang dijumpai bentuk eritrosit pada ikan menyerupai bentuk eritrosit pada manusia. Jumlah eritrosit pada masing-masing spesies berbeda, tergantung aktivitas ikan tersebut4. Amfibi memiliki eritrosit yang bernukleus dan pada sitoplasmanya terdapat kumpulan granul dan vakuol. Eritrosit pada katak berbentuk seperti bola dan empat kali lebih besar daripada eritrosit pada mamalia5. Eritrosit pada reptil secara biokimia sama dengan eritrosit pada mamalia. Satu-satunya vertebrata yang tidak memiliki eritrosit adalah crocodile icefishes yang hidup di air dingin dan kaya akan oksigen. Oksigen dapat ditranspor secara bebas ke dalam darahnya3. Sel darah merah pada burung mempunyai nukleus. Bentuk eritrositnya oval dengan nukleus di tengahnya yang juga berbentuk oval. Eritrosit pada burung berukuran lebih besar daripada eritrosit mamalia. Ukuran tersebut bervariasi pada tiap spesies. Di samping eritrosit matur, kadang-kadang juga dijumpai eritrosit pada stadium lain dari perkembangan eritrosit pada darah burung yang sehat7. Eritrosit pada mamalia memiliki keunikan dibandingkan pada vertebrata lain karena tidak mempunyai nukleus dan organela sel pada bentuk maturnya. Sel ini memiliki nukleus selama awal dari fase eritropoiesis namun nukleus dibuang selama perkembangannya menjadi matur agar dapat menyediakan ruang yang lebih luas untuk hemoglobin. Eritrosit pada mamalia tidak menggunakan oksigen sebagai bahan energi, malah sel ini memproduksi ATP melalui glikolisis dari fermentasi glukosa dan asam laktat untuk menghasilkan piruvat1. DAFTAR PUSTAKA

1. Gazarion, K. and Smirnov. 2010. Erythrocyte. www.encyclopedia2.thefreedictionary.com. Diakses tanggal 27 Februari 2013.2. Glomski, C. and Tamburlin. 2010. The Phylogenetic Odyssey of the Erythrocyte. Department of Anatomical Sciences. School of Medicine and Biomedical Sciences. State University of New York.3. Hartenstein, V. 2006. Blood Cells and Blood Cell Development in the Animal Kingdom. Department of Molecular Cell and Development Biology. University of California.

4. Snyder, G. And Sheafor. 1999. Red Blood Cell: Centerpiece in the Evolutionof the Vertebrate Circulatory System. Department of Environmental, Population, and Organismic Biology. University of Colorado.

5. Davidson, M. 2013. Amphibian Red Blood Cell. www.micro.magnet.fsu.edu. Diakses tanggal 23 Februari 2013.6. Blow, B. and Bob, J. 2004. Mammalian and Amphibian Erythrocyte Analysis. www.ncbi.nim.nih.gov. Diakses tanggal 28 Februari 2013.7. Gunnarson, M. 2009. Avian Hematology. Institute for Clinical Chemistry. Swedish Agricultural University. 8. Sherwood, L, Klansman, H, Yancey, P. 2005. Animal Physiology. Brooks/Cole Cengage Learning. 9. Dipiro, JT. 2011. Maturation and Development of Red Blood Cells. www.accesspharmacy.com. Diakses tanggal 25 Ferbruari 2013. 2