-
Sel & Genetika 2009
1 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
- IRREVERSIBLE INJURY -
MEKANISME JEJAS SELULER Terdapat beberapa mekanisme yang dapat
menyebabkan terjadinya jejas seluler: Deplesi ATP
Deplesi ATP disebabkan oleh kerusakan mitokondria, kekurangan
suplai O2 & nutrisi, dan racun (sianida). Deplesi ATP sebesar
5-10% menyebabkan:
Berkurangnya kemampuan pompa sodium di membran plasma sodium
terakumulasi di dalam sel & potasium berdifusi keluar air masuk
ke dalam sel melalui mekanisme osmosis pembengkakan selular &
dilatasi RE.
Metabolisme energi terganggu sehingga glikolisis anaerob
meningkat terjadi akumulasi asam laktat pH menurun aktifitas enzim
menurun.
Kegagalan pompa Ca2+
influks Ca2+ merusak komponen selular. Ribosom copot dari RE
kasar penurunan sintesis protein.
Misfolded protein memicu reaksi unfolded protein response
kematian sel Terjadi kerusakan permanen pada membran mitokondria
& lisosom necrosis
Kerusakan Mitokondria
Kerusakan mitokondria disebabkan oleh peningkatan konsentrasi
Ca2+
, ROS (reactive oxygen species), dan hypoxia. Kerusakan
mitokondria menyebabkan:
Terbentuknya mitochondrial permeability transition pore
kegagalan fosforilasi oksidatif deplesi ATP necrosis
Mitochondrial permeability transition pore kebocoran cytochrome
c & protein aktifasi caspases apoptosis
Influks Kalsium (Ca2+) Kalsium di dalam sel dalam keadaan normal
sebesar ~0.1mol, kebanyakan tersimpan di dalam mitokondria dan RE.
Karena ischemia dan toxin menyebabkan terlepasnya simpanan Ca
2+ ke sitoplasma. Peningkatan Ca
2+ dalam sel menyebabkan:
Mitochondrial permeability transition pore deplesi ATP
Mitochondrial permeability transition pore kebocoran cytochrome
c & caspase apoptosis
Aktifasi enzim fosfolipase (merusak membran), protease (merusak
membran dan sitoskeleton), endonuclease (fragmentasi DNA dan
kromatin), ATPases (mempercepat deplesi ATP)
Akumulasi Radikal Bebas
Radikal bebas adalah zat kimia yang memiliki satu elektron tidak
berpasangan di orbit paling luar. Radikal bebas dibuat di dalam sel
secara normal, namun ketika produksi meningkat secara abnormal dan
sistem pembuangan tidak efektif, terjadi oxidative stress. Radikal
bebas diproduksi dalam beberapa cara:
Reaksi redoks saat metabolisme menghasilkan superoxide anion
(O2),
hydrogen peroxide (H2O2), dan hydroxyl ions (OH).
Penyerapan energi radiasi hidrolisis air menjadi OH dan hidrogen
radikal bebas
Inflamasi Aktivasi Leukosit peningkatan ROS Metabolisme
enzimatik zat kimia dari luar CCl4 CCl3
Logam transisi (Fe & Cu) donate & accept elektron bebas
radikal bebas
Nitric oxide (NO) membentuk peroxynitrite anion (ONOO-), NO2,
dan NO3-.
Terdapat mekanisme pembuangan radikal bebas, seperti:
Antioxidant, mencegah pembentukan radikal bebas (ex: vitamin A,
C, E)
Pengikatan logam transisi pada protein transfer
Enzim penghancur radikal bebas: o Catalase : mendegradasi H2O2 o
Superoxide dismutase (SODs) : mengubah O2
menjadi H2O2
o Glutathione peroxidase: mereduksi Gluthathione (GSH) menjadi
glutathione homodimer (GSSG).
Akumulasi radikal bebas menyebabkan beberapa kerusakan pada
sel:
Lipid peroxidation di membran.
Modifikasi/oksidasi protein (enzim, protein struktural, dan
misfolded protein)
Kerusakan DNA (double-strand breaks, cross-linking)
Kecacatan Permeabilitas Membran Kecacatan pada membran dapat
disebabkaan oleh deplesi ATP, fosfolipase (akibat influks Ca
2+, agen infeksi dan zat kimia. Beberapa mekanisme biokimia
dapat
menyebabkan kerusakan membran:
Reactive oxygen species (ROS) Lipid peroxidation Pengurangan
sintesis fosfolipid sebagai akibat dari kerusakan mitokondria
atau
hypoxia
Peningkatan penguraian fosfolipid oleh fosfolipase akibat
influks Ca2+
Abnormalitas pada sitoskeletal oleh protease akbiat dari influks
Ca2+
Dampak kecacatan permeabilitas membran dibagi menjadi 3 sesuai
dengan organel:
Kerusakan membran mitokondria mitochondrial permeability
transition pore deplesi ATP & kebocoran protein pemicu
apoptosis
-
Sel & Genetika 2009
2 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
Kerusakan membran plasma kebocoran metabolit yang penting untuk
ATP Kerusakan membran lisosom kebocoran enzim hidrolase
necrosis
Kerusakan DNA dan Protein
Kerusakan DNA terlalu parah mekanisme reparasi tidak sanggup
inisiasi apoptosis
NECROSIS Perubahan morfologis pada necrosis adalah hasil dari
denaturasi protein intraselular dan pencernaan enzimatik.
Tanda-tanda perubahan morfologis pada necrosis adalah:
Peningkatan eosinophilia pada pewarnaan hematoxylin-eosin.
Nuclear change dalam 3 bentuk, karyolisis (penurunan ), pyknosis
basophilia(penyusutan inti dan peningkatan ) , dan karyorhexis
(kondensasi basophiliakromatin & fragmentasi nukleus).
Terdapat 6 klasifikasi necrosis, yaitu:
Coagulative necrosis, terutama disebabkan oleh ischemia (kecuali
di otak) yang menyebabkan denaturasi protein struktural dan enzim.
Ciri-cirinya, sel menjadi eosinophilic dan kehilangan . Area yang
terkena oleh necrosis ini bernama inti selinfarct.
Licuefactive necrosis, disebabkan oleh infeksi bakteri dan fungi
tertentu. Ditandai oleh area berwarna kekuningan kental karena
leukosit yang mati (pus).
Gangrenous necrosis, bukan merupakan pola kematian sel yang
spesifik (digunakan sebagai istilah klinik). Biasanya yang terkena
necrosis ini adalah anggota gerak (tangan & kaki).
Caseous necrosis, ditemukan di area paru-paru yang terkena TBC.
Dinamakan demikian karena bentuk jaringan yang mirip keju
(cheeselike).
Fat necrosis, merujuk pada area kerusakan lemak tertentu.
Disebabkan oleh pancreatitis akut yang menyebabkan kebocoran enzim
lipase (meluluhkan membran sel lemak di rongga abdomen).
Fibrinoid necrosis, bentuk necrosis spesial yang terlihat pada
reaksi imunitas pada pembuluh darah. Ketika antigen & antibodi
menumpuk di dinding arteri, dihasilkan stuktur fibrinoid
(fibrin-like) berwarna pink dan tidak berbentuk.
CLINICO-PATHOLOGIC CORRELATIONS Beberapa contoh klinis umum
mengenai jejas seluler dan necrosis: Ischemia & Hypoxia
Ischemia : berkurangnya suplai oksigen dan nutrisi oleh darah
karena aliran darah yang tersumbat
Hypoxia : berkurangnya suplai oksigen
Mekanisme kerusakan Ischemia: Ischemia Oksidasi fosforilasi
berkurang deplesi ATP. Deplesi ATP menyebabkan:
o Aktifitas pompa Na+ berkurang Influks Ca2+, H2O, & Na
+ & Effluks K
+
RE membengkak, Sel membengkak, hilangnya struktur microvili,
pembentukan Bleb.
o Glikolisis anaerob meningkat cadangan glikogen menurun, asam
laktat meningkat pH menurun (semakin asam) kromatin kondensasi
o Ribosom lepas dari RE penurunan sintesis protein
Ischemic-Reperfusion Injury Merupakan peningkatan proses
kerusakan karena kembalinya aliran darah pada sel yang mengalami
ischemia. Proses ini dipercaya terjadi karena beberapa hal:
Reoksigenasi peningkatan radikal bebas (ROS)
Inflamasi menambah kerusakan jaringan Sistem Komplemen
Chemical (Toxic) Injury
Merupakan masalah yang sering terjadi saat klinik, dibagi
menjadi dua mekanisme umum:
Zat kimia berikatan langsung dengan molekul yang vital.
Contohnya adalah keracunan merkuri merkuri berikatan dengan
sulfyhidryl di membran permeabilitas membran meningkat. Contoh
lainnya, keracunan sianida meracuni mitokondria kegagalan
fosforilasi oksidatif
Pengaktifasian metabolit inaktif. Contohnya CCl4 dirubah oleh
cytochrome P-450 menjadi CCl3 lipid peroxidation
APOPTOSIS Adalah kematian sel yang terprogram. Apoptosis berasal
dari bahasa yunani yang berarti falling off. Penyebab apoptosis
dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
Fisiologis: embryogenesis, involusi pada jaringan yang
tergantung pada hormon (ex: endometrium saat siklus menstruasi),
kematian sel untuk mejaga homeostatis, eliminisi limfosit yang
berbahaya, dan kematian setelah fungsi terpenuhi (limfosit setelah
respon imun berakhir).
Patologis: kerusakan DNA, akumulasi misfolded protein, infeksi,
atrofi patologis.
-
Sel & Genetika 2009
3 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
Secara morfologis, apoptosis dapat dikenali dengan adanya:
Penyusutan sel, berbeda dengan necrosis yang didahului oleh
pembengkakan
Kondensasi kromatin
Pembentukan bleb & badan apoptotic (fragmen sel dengan
membran)
Fagositosis sel yang apoptosis oleh Makrofag
Mekanisme terjadinya apoptosis dibagi menjadi dua:
Intrinsic Pathways (mitokondria): Absennya survival
signal/kerusakan DNA/RE Stress aktivasi BH3-only proteins menutupi
fungsi Bcl-2 dan aktivasi Bax/Bak kebocoran cytochrome c berikatan
dengan Apaf-1 (apoptosis-activating factor-1) membentuk apoptosome
aktivasi caspases apoptosis
Extrinsic Pathways (death receptors): FasL berikatan dengan Fas
3 atau lebih Fas bergabung FADD (Fas-associated death domain)
berikatan dengan caspase-8 apoptosis
Setelah mengalami apoptosis, membran fosfolipid (bilayer) bagian
dalam bertukar dengan membran luar sehingga dapat dikenali oleh
beberapa reseptor makrofag yang pada akhirnya akan melakukan
fagositosis.
Clinico-Pathologi Correlations Beberapa contoh klinis apoptosis
dalam fisiologi normal dan dalam penyakit:
Kekurangan Growth Factor, dipicu oleh intrinsic pathways.
Contohnya limfosit yang tidak mendaat antigen & cytokines,
neuron yang tidak mendapat growth factor saraf.
Kerusakan DNA akumulasi (tumor suppresor) aktivasi caspase
protein p53 apoptosis
Protein Misfolding yang disebabkan oleh mutasi atau stress
terlalu parah ketidaksanggupan ER stress apoptosis unfolded protein
response
TNF Receptor, FasL pada sel T berikatan dengan Fas pada sel T
lain. Interaksi ini berperan penting dalam eliminasi limfosit yang
bermutasi dan berbahaya.
Cytotoxic T Limfosit. CTL mengenali antigen yang diekspresikan
di permukaan membran sel yang terinfeksi CTL mengeluarkan perforin
granzymes memasuki membran aktivasi caspase apoptosis
Kelainan Disregulasi Apoptosis Yang dimaksud dengan disregulasi
adalah terlalu banyak atau terlalu sedikit. Kelainan ini dapat
dibagi menjadi dua, yaitu:
Defektif apoptosis & peningkatan daya tahan hidup sel, ex:
mutasi terjadi pada p53 p53 tidak dapat menghentikan siklus sel
tidak terjadi apoptosis kangker. ex2: limfosit yang cacat gagal
apoptosis menyerang sel sendiri dan tidak memakan sel mati.
Peningkatan apoptosis & kematian sel yang berlebihan, ex:
penyakit neurodegenerative yang dikarenakan oleh mutasi &
protein misfolding. ex2: ischemia (myocardial infarct &
stroke). ex3: infeksi virus kematian sel.
AKUMULASI INTRASELULAR Terdapat dua jenis substansi yang dapat
terakumulasi di dalam sel: substansi normal (air, lipid, protein,
karbohidrat) dan substansi abnormal yang dapat berasal dari dalam
(endogenous, ex: metabolit abnormal) maupun dari luar (exogenous,
ex: mineral & produk infeksi). Kebanyakan akumulasi dapat
dikelompokan menjadi 4 tipe abnormalitas:
Substansi normal diproduksi berlebihan & metabolisme tidak
sanggup untuk mengeluarkannya
Substansi tidak normal hasil mutasi terakumulasi karena tidak
dapat didegradasi
Substansi normal hasil produksi tidak dapat di metabolisme
karena tidak memiliki enzim yang sesuai (lysosomal storage
disease)
Substansi exogenous terakumulasi akibat tidak dapat didegradasi
oleh enzim. Lipid
Steatosis (Fatty Change), adalah penumpukan trigliserida secara
abnormal dalam sel parenkim. Paling sering terjadi pada liver.
Disebabkan oleh toxin, malnutrisi, diabetes mellitus, obesitas dan
anoxia. Mekanisme terjadinya steatosis dikarenakan dari kelebihan
intake trigliserida atau defek pada metabolisme dan
transportasi.
Kolesterol, akumulasi kolesterol dapat dilihat pada beberapa
proses patologis: o Atherosclerosis, perlemakan pada dinding aorta
dan arteri o Xanthomas, akumulasi lemak pada makrofag o
Cholesterolosis, akumulasi makrofag yang mengalami perlemakan
pada lamina propria di kelenjar empedu o Niemann-Pick disease,
Lysosomal Storage Disease yang
mempengaruhi pertukaran kolesterol Protein
Akumulasi protein disebabkan oleh berbagai macam mekanisme:
Reabsorpsi cairan pada tubulus proximal ginjal
Kelebihan produksi protein karena terlibat dalam sintesis
immunoglobulin
Defek transportasi intraselular untuk mensekresi protein
Akumulasi protein sitoskeletal
-
Sel & Genetika 2009
4 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
Agregasi protein secara abnormal
Hyaline Change Merupakan perubahan intra maupun extraselular
sehingga terlihat berwarna pink mengkilat homogen.
Glycogen
Akumulasi glikogen dapat dilihat pada pasien dengan kelainan
metabolisme glukosa atau glikogen seperti Diabetes mellitus.
Kelainan genetik glycogen storage disease juga dapat menyebabkan
kelainan ini.
Pigment
Akumulasi pigmen dapat dikategorikan menjadi dua, yaitu:
Exogenous, pigmen yang terakumulasi berasal dari luar. Pigmen
yang paling sering adalah carbon (coal dust). Akumulasi ini dapat
menyebabkan penghitaman di jaringan paru-paru (anthracosis) dan
tattoing pada kulit.
Endogenous, pigmen berasal dari dalam. Lipofuscin (berwarna
kuning-coklat), merupakan indikasi dari jejas akibat radikal bebas.
Melanin (coklat-hitam). Hemosiderin, (kuning-coklat) berasal dari
hemoglobin, dapat disebabkan oleh: peningkatan intake Fe, hemolytic
anemia, dan transfusi darah yang terus menerus.
KALSIFIKASI PATOLOGIS Adalah deposit garam kalsium dalam
jaringan yang tidak normal. Terdapat dua bentuk kalsifikasi
patologis, dystropic & metastatic. Dystrophic Calcification
Ditemukan pada area necrosis coagulative, caseous, atau
liquefactive.
Patogenesis: Ion kalsium mengikat fosfolipid di membran
fosfatase berikatan dengan membran yang berikatan dengan kalsium
siklus ini berlangsung terus menerus perubahan struktural terjadi
membentuk microcrystal
Metastatic Calcification
Terjadi pada jaringan normal bila mengalami hypercalcemia.
Hypercalcemia disebabkan oleh: peningkatan sekresi parathyroid
hormon (PTH), penghancuran jaringan tulang, kelainan vitamin D,
gagal ginjal.
PENUAAN SELULAR Adalah hasil dari berkurangnya fungsi selular
yang disebabkan oleh kelainan genetik dan akumulasi kerusakan
selular & molekular akibat terpapar pengaruh luar.
Berkurangnya kemampuan pembelahan sel, sel memiliki kemampuan
membelah yang terbatas. Jika telah membelah sebanyak jumlah
tertentu, sel akan terhenti dalam keadaan tidak membelah
(senescence). Salah satu teori mengapa sel memiliki kemampuan
membelah yang terbatas adalah telomere-shortening.
Akumulasi kerusakan genetik dan metabolik
PRINSIP DASAR IMUNOLOGI 1. Sejarah Imunologi
Imun berasal dari kata munis = dilengkap/diberi, im-munis yang
artinya tidak dapat/bebas dari.
Imun = keadaan bebas dari/terlindung dari/tahan akan suatu
pengaruh buruk/penyakit.
Gagasan lama etiologi imunitas = keadaan bebas dari penyakit
menular.
Ketika terjadi wabah pes Athena 430 sM/sampar di Cina,
India,Yunani dikenal istilah Thucydides = orang sembuh pes boleh
merawat pasien pes tanpa harus takut ketularan.
Lady Montague dan Louis de maupertuis = menemukan anjing dan
mencit kebal jika diberi bisa kalajangking secara berulang.
Edward Jenner = memulai vaksinansi secara sistematis dan
terstandarisasi (setelah penelitian terhadap wanita pemerah susu
sapi).
Louis Pasteur = penemu vaksin rabies (mengobati dan mencegah
rabies pada pasien yang digigit anjing).
Masa pencerahan konsep imunitas o konsep antibody (imunitas
humoral) : Pfeiffer, Bordet, Ehrlich, Behring &
Kitasato. o Konsep sel fagosit (imunitas seluler) : Metchnikoff
dan Koch
2. Pembagian imunitas
Imunitas bawaan
(non spesifik) Imunitas didapat
(spesifik)
Spesifitas Mengenali struktur
umum kelompok patogen
Mengenali struktur 3 dimensi dari antigen
Kemampuan dimodulasi
(dikurangi atau ditingkatkan)
Tidak dapat dapat
-
Sel & Genetika 2009
5 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
Kemampuan ditransfer(diadopsi)
Tidak dapat dapat
Waktu muncul awal Stelah imunitas non spesifik
Lamanya waktu bekerja
Segera pada jam2 pertama
Lebih lambat
Anggota leukosit Granulosit
(polimorfonuklear, cth : neutrofil) dan monosit
Limfosit (sel B dan Sel T)
3. a dan d = neutrofil b dan e = eosinofil c = basofil f = sel
plasma g,h,I = limfosit j,k,l = monosit 4. Imunitas non-spesifik
(bawaan)
benda asing ditahan oleh keutuhan integumen (sistem organ yang
membedakan, memisahkan, melindungi, dan menginformasikan hewan
terhadap lingkungan sekitarnya),epitel kulit, dan mukosa.
epitel dapat melindungi karena : o bersifat kedap air (air ajah
ga tembus apa lagi bakteri) dikarenakan terdapat
tight junction yang tersusun oleh protein cadherin dan occludin.
o mukosa epitel dilapisi musin musin = tersusun atas
mukopolisakarida (polimer kompleks antara
protein dan polisakarida). fungsi = menjebak organism dan
mencegah perlekatan (adhesi) resptor
bakteri dengan reseptor membran sel epitel.
Pertahanan epitel ini dapat ditembus jika : o Lapisan tanduk /
musin berkurang/menipis. Hal ini dikarenakan:
Defisiensi vitamin A Transformasi ganas
Penyakit degeneratif o Pasca trauma : luka (diskontinuitas
epitel mengakibatkan adanya hub ruang
antar sel dengan dunia luar). o Mikroba punya molekul u/
mengikat mmb sel. o Mikroba memiliki toksin/enzim pemecah
keratin/musin.
Mobilisasi leukosit dan fagositosis o terjadi jika sel berhasil
masuk dalam jaringan o sel sel yang terinfeksi akan bereaksi
menghasilkan sinyal kimia pemanggil
leukosit, berupa sitokin dan kimioatraktan. o kemudian leukosit
PMN akam bermigrasi aktif dari pembuluh kapiler menuju
sel pemanggil. Gerakannya disebut diapedesis. o Diapedesis
dilakukan dengan :
membentuk pseudopodia membutuhkan ATP melawan arah gradient
atraktan sitokin (kimiotaksisme) masuk di sela endotel kemudian
berjalan di antara matriks antara sel membutuhkan protein khusus
pada mmb leukosit yang akan berikatan
dengan protein khusus mmb endotel.
Proses migrasi dan diapedesis
1. Sinyal kimia seperti interleukin-1 dan TNF (Tumor Necrosis
Factor) berikatan dengan reseptor (Cellular adhesion Molucule, CAM)
tersebut di endotel mengaktifkan endotel menghasilkan kemokin dan
adhesi molekul
-
Sel & Genetika 2009
6 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
2. Tahap Selektin = glikoprotein reseptor (antigen gol darah)
cthnya sialil lewis pada leukosit akan melekat pada reseptor
selektin (Surface endhotelial Lectin) endotel mengaktifkan kemokin
reseptor pada leukosit, Lektin = protein reseptor yang mengikat
suatu karbohidrat secara spesifik (ligan).
3. Tahap Kemokin = kemokin reseptor berikatan dengan kemokin
-> mengaktifkan integrin reseptor pada leukosit.
4. Tahap Integrins = integrin reseptor berikatan dengan adhesi
molecul yang disebut PECAM (platelet endothelial cell adhesion
molecules) pada endotel -> diarahkan menyelinap di celah antar
sel endotel (ekstravasasi) -> bergerak ameboid menuju daerah
konflik untuk fagositosis
Fagositosis = proses menelan/memakan/menghancurkan benda asing.
Terdiri dari 2 proses yaitu pengenalan dan penghancuran di dalam
leukosit. o Pengenalan dan pengikatan
leukosit mempunyai reseptor untuk pengenalan dan pengikatan
benda asing.
Bersifat langsung = kenali dan ikat sejumlah struktur yang ada
pada patogen. Reseptor leukosit yang dapat mengenali struktur
patogen secara langsung yaitu TLR (Toll Like Receptor) 4, reseptor
manosa, reseptor N-formil-metionil, reseptor scavenger. Reseptor
pada patogen PASTI tidak terdapat pada sel inang.
Bersifat tidak langsung = struktur pada patogen diikat dan
dilapisi oleh protein penanda (tagging protein) yang disintesis
oleh tubuh. Protein penanda tersebut :
o Antibodi /immunoglobulin o Komplemen (complemen=C): ada 9
protein (C1C9), C3
melekat pada patogen o Lekosit punya reseptor terhadap bagian
ab/Ig yang dinamai
Fc FcR, Juga untuk C3 C3R. o Setelah benda asing diikat oleh
reseptor maka mulailah endositosis.
Proses endositosis = sitoskeleton (terutama aktin) setempat
menata diri sitoplasma menjulur ujung penjuluran berfusi membentuk
fagosom lapisan lipid luar menjadi lapisan dalam fagosom dan begitu
sebaliknya.
o Setelah pembentukan fagosom dilanjuti dengan dua proses di
dalam sel :
Peleburan fagosom dengan lisosom fagolisosom Lisosom :
mengandung bbg enzim hidrolase (hidrolisis ikatan kovalen) spt
protease, glikosidase, esterase, fosfatase dll)
drastis konsumsi O2 (ledakan oksigen = oxygen burst)
o terjadi penambahan konsumsi oksigen untuk pembentukan spesies
oksigen yang reaktif (reactive oxygen species = ROS) : H2O2 ,
1O2 , OH
.- ,
ClO- & IO
- (oksidator sangat kuat)
o Dibutuhkan enzim superoksida dismutase (SOD) dan
laktoperoksidase (LPO) = mieloperoksidase (MPO)
o Konsumsi dan metabolisme glukosa melalui jalur heksosa
monophospat shunt (HMP shunt) meningkat drastis.
o Jalur HMP shunt : 1. oksidasi glukosa secara dehidrogenasi
dengan bantuan enzim glukosa
6-fosfat dehidrogenase (G 6-PDH) Glukosa + NAD
+ menjadi Pentosa-P +NADH
2. Oksigen berlipat mengakibatkan reoksidasi NADH oleh enzim
NADH-oksidase (sitokrom-b558).
O2+NADH menjadi O2-+ NAD
+
3. Oksigen superoksida akan bergabung dengan ion H dengan
bantuan enzim superoksida dismutase
O2-+2H
+ menjadi H2O2
4. Kemungkinan perubahan peroksida
H2O2 2OH.- : radikal hidroksil, sangat reaktif, menyerang
ikatan
rangkap terutama pada lipid membran
H2O2 + Cl- / I
- H2O + ClO
-(ion hipoklorit)/IO
- (ion hipoiodit) :
oksidator sangat kuat, menyerang protein / asam nukleat. Reaksi
dikatalisis LPO/MPO (Mieloperoksidase)
H2O2 + H2O2 2H2O+O2 oleh enzim katalase untuk melindungi jar.
dari kerusakan (enzim antioksidan)
Imunitas Spesifik (yang didapat) o Muncul ketika imunitas non
spesifik tidak dapat mengatasi pada jam jam
pertama. o Dapat muncul :
1.Murni seluler tanpa libatkan faktor protein terlarut (humoral)
2.Sebagai imunitas humoralab/Ig Sel : makrofag/APC (antigen
presenting cell)/sel dendritik (pada kulit disebut juga sel
langerhans), limfosit T & B (sel-sel inti utuh/bulat &
sitoplasma relatif agranulosit).
o Ciri imunitas spesifik: sangat spesifik : dikenali sebagai aku
-> respons berhenti dan dikenali
sebagai bukan aku-> tanggapan berjalan. Tidak hanya mengenali
struktur umum patogen.
Menunjukkan kerjasama beberapa jenis sel o kerja sama erat
makrofag (bbg bentuk) dg limfosit T & / B.
-
Sel & Genetika 2009
7 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
o Jika ada gangguan pada salah satu komponen maka system imun
akan terganggu.
o Harus ada kecocokan genetic antara sel sel yang terlibat. o
Ada sel memori o Hal2 di atas tidak terdapat pada imunitas non
spesifik.
Fenomena tanggapan primer dan sekunder o Primer = terpapar
pertama kali, meningkat secara lambat
(puncak pada 2 minggu dan 4 minggu mulai turun), hanya
IgM,afinitas ab rendah
o Sekunder = kontak ulang dgn antigen, tanggapan cepat sekitar
2-3 hari, bertahan lama, imunitas humoral yang muncul IgG (serum,
paling banyak); IgE(jaringan, sel mast dan basofil); IgA (cairan
mukosa), IgE ada namun sangat sedikit, afinitas ab sangat
tinggi.
Sel imunokompeten = sel yang khusus melaksanakan imunitas
spesifik, terdiri
dari sel B, sel T, dan Makrofag. Kerjasama antar sel tsb dapat
memicu tanggapan imun yang kuat.
Komunikasi dari 3 sel ini terjadi jika sinyal ditangkap oleh
molekul reseptor yang akhirnya timbul tanggapan berupa transduksi
sinyal.
Macam macam sinyal (caraka 1) : Interleukin (1-20), Interferon
(IFN ,,), dan
TNF (TNF,,). Komunikasi antar sel tsb bersifat parakrin
Reseptor pada makrofag dan sel B (Major histocompatibility
Complex). MHC I = pada sel berinti dan MHC II pada makrofag dan sel
B.
Reseptor pada seluruh sel T = TCR (T Cell Reseptor)
Protein CD4 (sel T helper) dan CD8 (sel T helper) : memperkuat
ikatan APC dan sel T
APC = sel inang yang terinfeksi Antigen pada APC -> disajikan
oleh MHC I -> sel mengeluarkan IL-1 -> sel T sitotoksik
berikatan dengan MHC melalui reseptor TCR -> ikatan tersebut
diindera oleh CD8 -> sel T sitotoksik akan mengeluarkan perforin
untuk membuat pori pada sel -> sel lisis.
APC = makrofag dan sel dendritik Antigen pada APC ->
disajikan oleh MHC II -> sel mengeluarkan IL-1 -> sel T
helper berikatan dengan MHC II melalui TCR -> ikatan tersebut
diindera o CD4 -> memicu proliferasi, dapat hanya terbatas pada
Th saja (Th-1) (imunitas seluler spesifik) atau Sinyal ke B (Th-2)
menjadikan B yang sesuai bermitosis menjadi sel plasma kemudian
membentuk antibodi (imunitas humoral spesifik). Pada saat yang
bersamaan Thelper mensekresi IL-2 untuk memicu makrofag
menghancurkan benda asing smbr antigen.
o Konstimulator dan sinaps imunologi (Pada kenyataan, kerja sama
m,T & B tdk hanya melalui MHC-TCR-protein CD)
o Kompleks MHC-ag-TCR disebut sinyal 1 sedangkan kompleks B7-CD
28 sinyal 2. Sinyal 1 & 2 bersama-sama aktivasi T.
o Selain itu, diperlukan pula protein adhesi umum : Leukocyte
Function-associated Antigen-1 (LFA-1) di mmb T
Intercellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1) di mmb m/APC
Gambar konstimulasi sinaps imunologi (yang LFA dan ICAM gak bias
dikopi,,liat di slide ja yaah..)
-
Sel & Genetika 2009
8 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
- LYSOSOMAL STORAGE DISORDER -
Lisosomal Storage Disorder (LSD) adalah penyakit-penyakit yang
diturunkan secara genetik autosomal, kecuali Fabri dan MPS-2, kedua
penyakit tersebut yang ternyata terikat kromosom X. Patologis dari
IEM- ketika gen bermutasi dan diturunkan, dan mengubah protein
(enzim) yang dihasilkan, maka mengubah metabolisme sel. Beracun :
disease Tidak beracun : variasi normal
Organel disease mengganggu kerja metabolik sel, yaitu
katabolismenya (pada lisosom). Contohnya, peroxisome biogenesis
disorder (ditemukan obatnya yaotu Lorenza oil, yang si dokternya
cerita ada film2nya gitu), mithochondrial biogenesis defect ( salah
satu penyakitnya adalah Leber : ciri-cirinya buta dan tuli), and
lysosomal storage disorder. Pada keadaan normal, pH dalam sitosol
adalah 7,2 dan lisosom pHnya 5. Apabila lisosom pecah, tidak selalu
berbahaya, bila lisosom yang bocor hanya satu atau dua, sel dapat
mengatasinya, alasannya, enzim-enzim lisosom tersebut tidak akan
bekerja optimal bila
di luar lisosom. Lain halnya apabila tubuh sakit, maka pH sel
dapat berubah dan bisa menjadi asam.
Lisosom pertama kali ditemukan di sel hati tikus oleh de Duve,
merupakan organel recycle center karena berfungsi untuk mendaur
ulang materi untuk digunakan lagi sebagai materi yang baru. Lisosom
bekerja dengan cara : autophagy dan heterofagifagositosis,
pinositosis, dan menggunakan reseptor dependen transpor- enzim yang
dirombak di golgi, berikatan dengan manose 6-phosphate (sebagai
marker, jadi enzim apakah dia..) dan keluar lewat trans membran
golgi, berikatan dengan reseptor dan dibungkus oleh clathrine,
masuk ke dalam lisosom, reseptor akan kembali ke golgi. Pada
lisosom terdapat pompa H
+ yanga menjaga pH lisosom tetap asam (sama seperti
pompa Na+-K
+, pompa ini membutuhkan ATP).
Lisosom tidak berfungsi dengan baik karena : enzim tidak ada,
aktivator tidak ada, marker tidak ada, atau enzim tidak dapat
keluar-masuk dengan leluasa karena reseptor pada vesikel tidak ada.
LSD digolongkan menjadi 2 jenis :
Enzimatik : Kurang atau defek asam hidrolisis Cacat metabolisme
glycosaminoglycans Cacat degradasi glycan bagian glikoprotein Cacat
degradasi glikogen Cacat sphingolipid degradasi komponen Cacat
degradasi polipeptida Cacat degradasi atau pengangkutan kolesterol,
kolesterol ester, atau lipid
kompleks lainnya
-
Sel & Genetika 2009
9 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
Ketiadaan aktivator penting (M6PR marker) Beberapa kekurangan
enzim lysosomal
Non-enzimatik Transportasi cacat melalui membran lysosomal
Transportasi dan pertukaran cacat
Ketidakadaan aktivator lebih berbahaya daripada ketidakadaan
enzim hidrolisis, karena aktivator harus mengaktifkan 40 enzim yang
ada di lisosom, bila semakin banyak enzim yang ga aktif, maka
kecacatan pada penderita LSD semakin parah. Defect of acid
hydrolases enzymes & M6PR marker : hurlers syndrome dan I-cell
disease. Sel pada hurlers syndrome mengambil enzim dari luar
setelah membuat vesikel kosong lalu endositosis dan memasukkan
enzim dari luar, sedangkan I-cell disease, membuat enzim dan enzim
dan vesikelnya dikeluarkan namun tidak ada reseptor maka enzimnya
tetap di luar. Malah membentuk vesikel kosong (endositosis tapi
tidak mengisi apa2). Transport and trafficking defects: enzimnya
tidak dapat keluar masuk dengan leluasa karena tidak ada reseptor
untuk enzim tersebut, contoh pada reseptor enzim cystine dan
lysine, dengan tidak adanya reseptor enzim cystine, maka enzim
cystine menumpuk di dalam lisosom.
Ciri-ciri penderita LSD : Bentuk wajah tidak normal, edema
(terkadang dengan lidah yang membesar),Kegelapan kornea atau
kelainan okular,Mata berwarna keruh (cloudy),Umbilical / inguinalis
hernias (pembesaran bagian perut),Bercak biru keunguan pada kulit
atau Angiokeratoma,Deformitas pada sendi atau skeletal,Lemah otot
atau kurangnya kontrol, kegagalan neurologik, dan penurunan fungsi
motorik atau
perkembangan lainnya,Organomegali (pembesaran organ), terutama
pada hati dan limpa,Tubuh pendek, pertumbuhan terhambat.
Patogenesis klinisnya, umumnya saat bayi lahir normal dan memburuk
seiring bertambahnya usia akan terlihat tanda-tanda tidak normal
akibat menumpuknya materi yang tidak tercerna dalam lisosom. Bentuk
penyakitnya berbeda-beda tergantung enzim yang tidak adanya, dan
dikategorikan sesuai apa yang ditumpuk.
Prinsip pengobatannya: 1. mengganti enzim (dengan obat-obatan/
molekular chaperonsmengubah bentuk
enzim sehingga dapat berfungsi normal,
gene therapymemasukkan gen yang normal, dan menggunakan
virus,
replacement enzymesifatnya supportive saja, dan terus menerus) ;
2. mengurangi substrat; Contoh-contoh penyakit (berdasarkan pasien
yang ada) 1. Tay Sach defisiensi enzim: akibat mutasi sehingga
manose-6-phospat ga bisa berikatan dengan enzim 2. MPS tipe 2/
Hunter syndrome 3. Sly disease termasuk kasus yang jarang (hanya
ada 30 kasus di dunia), mudah terinfeksi karena tidak mampu
mencerna bakteri 4. Niemann-Pick Tipe 1 Foam cells menyerang otak
5. Methachromatic Leucodystrophy ditandai dengan adanya regresi
(setelah mencapai kepandaian tertentu, penderita mengalami
kemunduran). Dapat diobati dengan bone marrow transplatation, namun
dilakukan sebelum penderita berusia 1 tahun karena belom terjadi
penumpukan di otak.
-
Sel & Genetika 2009
10 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
6. Pompe jantungnya membesar, penderita lemas dan tidak dapat
melakukan apa-apa, diobati dengan dibuat enzim yang disuntikan
dengan frekuensi tertentu (replacement enzyme)
- HOMEOSTASIS - Fisiologi Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari
berbagai fungsi tubuh manusia, mekanisme pertahanan fungsi tubuh
manusia, & dan fungsi tubuh yang tidak bisa dipisahkan dari
struktur anatomis manusia.
Sel membangun sistem tubuh, sistem tubuh mempertahankan
homeostasis, & homeostasis penting bagi kelangsungan hidup sel.
Sel Sel adalah unit dasar, baik secara struktural maupun fungsional
pada makhluk hidup. Sel memilkiki beberapa sifat dasar serupa:
Metabolisme makronutrien, menggunakan O2, menghasilkan
energi
Berbagai hasil akhir proses kimia sel dikeluarkan ke cairan
interstisial
Hampir semua sel mampu mereproduksi diri
Tersusun dari komponen kimiawi (atom: oksigen, karbon, hidrogen,
nitrogen molekul: protein, karbohidrat, lemak, asam nukleat [materi
genetik DNA]).
Sel memiliki beberapa fungsi esensial untuk kelangsungan hidup
sel:
Mengambil nutrien dan O2 dari lingkungan sekelilingnya
Menggunakan nutrien (KH, lemak, protein) dan O2 melalui berbagai
reaksi kimiawi untuk menghasilkan energi bagi sel.
Mengeluarkan CO2, dan berbagai produk sel ke ruang sekeliling
sel.
Sintesis protein dan berbagai komponen yang diperlukan untuk
struktur sel, pertumbuhan dan untuk bermacam fungsi sel.
Mengendalikan pertukaran materi antara sel dengan cairan
interstisial sekelilingnya.
Memindahkan berbagai materi dari satu bagian sel ke bagian lain
dalam menyelenggarakan kegiatan sel.
Sensitif dan responsif terhadap berbagai perubahan di millieu
interieur.
Hampir semua sel dapat melakukan reproduksi. Extracellular Fluid
(ECF)/ Cairan Interstisial Adalah cairan yang mengalir di seluruh
tubuh yang berada di luar sel dan berfungsi mengatur homeostasis.
ECF memiliki kandungan: ion (Na+, K+, Ca++, Cl-, bikarbonat),
nutrien (glukosa, asam lemak, asam amino), O2 & CO2, &
produk sel. Sistem tubuh berusaha mempertahankan kesetimbangan
homeostasis:
Sistem saraf, bekerja melalui sinyal untuk mengendalikan reaksi
segera
Sistem respirasi, mengambil O2 dan membuang CO2 ke lingkungan;
membantu mengendalikan pH dengan menyesuaikan kadar CO2
Sistem pembungan, mengendalikan volume, komposisi elektrolit,
dan pH; membuang kotoran dan air, garam, asam, dan elektrolit
berlebih.
Sistem pencernaan, mengambil nutrisi, air, dan elektrolit dari
lingkungan dan mentransfernya ke dalam plasma; mengeliminasi sisa
makanan.
Sistem endokrin, bekerja melalui hormon untuk mengendalikan
proses yang memerlukan durasi dari pada kesegeraan.
Sistem integumen, melayani sebagai barier pelindung antara
lingkungan luar dan tubuh; kelenjar keringat penting dalam
pengaturan suhu
Sistem imun, melindungi dari invasi asing dan sel kangker;
memungkinkan untuk regenerasi jaringan yang rusak.
Sistem otot & rangka, mendukung tubuh (struktural) dan
memberikan kemampuan tubuh untuk bergerak; otot yang dapat
menghasilkan panas berguna untuk mengendalikan suhu; kalsium juga
tersimpan di tulang
Sistem reproduksi, tidak esensial untuk menjaga homeostasis,
tetapi penting untuk kelestarian spesies tertentu.
Bila terjadi kegagalan pada salah satu sistem tubuh dalam
mempertahankan homeostasis, sel-sel tubuh akan menderita. Hal ini
menyebabkan seorang individu menjadi sakit, jika tidak dapat
dikendalikan dapat menyebabkan kematian. Homeostasis Homeostasis
berasal dari kata homeo (sama) & statis (konstan). Homeostasis
berarti pemeliharaan kondisi lingkungan (milieu interieur) yang
konstan dengan cara aktif
Sistem Tubuh
Sel Homeostasis
-
Sel & Genetika 2009
11 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
mempertahankan kemantapan berbagai komponen insterstisial yang
memungkinkan sel untuk bertahan hidup. Faktor-faktor homeostasis
yang penting untuk dipertahankan:
Konsentrasi nutrien, O2, CO2, waste product, air, garam dan
berbagai elektrolit
pH
Suhu
Volume & tekanan Sistem Kontrol Homeostasis Sistem kontrol
homeostasis berfungsi untuk menjaga homeostasis. Sistem kontrol ini
dapat mendeteksi penyimpangan dari normal, mengintegrasi informasi
dengan informasi lain yang relevan, dan menyesuaikan aktivitas
sistem tubuh untuk mengembalikan homeostasis ke keadaan yang ideal.
Sistem kontrol homeostasis dapat dibedakan menjadi: intrasel
(mengendalikan fungsi sel, dilakukan oleh sistem genetik),
intrinsik (kontrol dari organ dan untuk organ tertentu, ex: sistem
otot mengatur homeostasis sistem oto), dan extrinsik (kontrol dari
sistem organ tertentu yang mengatur seluruh organ lain dari luar,
dilakukan oleh sistem saraf dan endokrin). Sistem Saraf
Mengkoordinasi aktifitas organ-organ vital di dalam tubuh
(viscera) dalam merespon perubahan lingkungan luar dan lingkungan
dalam dengan cepat.
Sistem saraf terdiri dari tiga bagian utama: o Sensorik,
mendeteksi keadaan tubuh atau keadaan lingkungan tubuh. o Sistem
saraf pusat (otak, batang otak, medula spinalis), menyimpan
informasi, mencetuskan pemikiran, menentukan reaksi sebagai
respons terhadap asupan sensorik.
o Motorik, menghantarkan impuls saraf dari sistem saraf pusat
sebagai respon yang sesuai.
Sistem Endokrin Bekerja melalui hormon yang diangkut ke seluruh
tubuh dalam sistem sirkulasi
dan mengatur fungsi berbagai seluruh tubuh.
Bekerjasama dengan sistem saraf untuk mengendalikan keadaan
homeostasis. Mekanisme Umpan Balik Untuk menstabilisasi faktor
fisiologis, diperlukan mekanisme respon setelah terjadi perubahan.
Sistem kontrol homeostasis bekerja terutama menggunakan prinsip
mekanisme umpan balik negatif (negative feedback). Negative
feedback memicu respon yang mengembalikan faktor kepada keadaan
normal (melawan perubahan). Contoh negative feedback:
CO2 meningkat di ECF (rangsang inisiasi) peningkatan ventilasi
paru paru mengeluarkan lebih banyak CO2 dari tubuh penurunan
kembali CO2 di ECF
Berkebalikan dengan itu, terdapat juga mekanisme umpan balik
positif (positive feedback), yaitu respon yang memicu faktor yang
berubah menjadi semakin jauh dari keadaan normal. Positive feedback
ringan dapat diatasi oleh negative feedback, namun jika terlalu
parah dapat menyebabkan vicious cycle yang dapat berujung pada
kematian. Contoh positive feedback yang umum terjadi adalah pada
kelahiran bayi: Bayi turun serviks uteri teregang impuls dari
serviks kontraksi uteus serviks
makin teregang impuls makin kuat kontraksi uterus makin kuat
bayi lahir Adaptasi Adaptasi adalah penyesuaian diri dengan memberi
response terhadap stimuli yang terjadi baik di lingkungan dalam
maupun luar. Respon ini dapat dibedakan menjadi respon segera dan
respon yang berlangsung lama (bertahap). Respon Segera
Rangsang nyeri peningkatan tekanan darah
Kerja fisik peningkatan tekanan darah adaptasi segera untuk
mensuplai otot-otot yang bekerja dengan suplai darah.
Respon Bertahap Perubahan biokimiawi pada otot yang
terlaltih
o Peningkatan jumlah kapiler darah yang mensuplai otot o
Peningkatan suplai darah, protein kontraktil, dan protein
penyimpan
oksigen (mioglobin).
Adaptasi terhadap lingkungan baru: hipertrofi otot, peningkatan
ukuran tiap sel otot
-
Sel & Genetika 2009
12 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
- ISOTOP DALAM APLIKASINYA BIDANG KEDOKTERAN -
Terlebih dahulu, saya meminta maaf kepada teman-teman, akibat
pemahaman saya yang sangat rendah terhadap kuliah ini, saya kurang
dapat memahami materi ini dengan baik. Namun demikian, saya
berusaha memaksakan untuk paham dan inilah hasil pemaksaan terhadap
pemahaman saya (apa sih). Selamat membaca dan semoga membantu yaa..
Maaf kalo ga bisa membantu banyak Notasi penulisan untuk atom-atom
yang dituliskan di tentir ini adalah :
AXZ ; di mana A itu
nomor massa (massa proton + neutron, massa elektron diabaikan
karena kecil banget), sama Z itu nomor atom (yang berarti jumlah
proton. Untuk atom, sama juga dengan jumlah neutron, tapi bakalan
beda di ion). Oh iya, kalo ketemu tulisan seperti ini : N-14, itu
artinya unsur nitrogen dengan nomor massa 14 (sama aja kek
tulisan
14N7) dianggep
lo dah tau berapa nomor atom N hehe.. Pertama-tama, kita perlu
tau dulu apa itu isotop. Unsur di ala mini ternyata ga cuma eksis
(cie ilah) dalam 1 bentuk aja, misalnya atom karbon / C, ga cuma
satu bentuk atom aja yang dikenal. Ternyata, ada beraneka macam
atom karbon. Sebagai gambaran, ada 7 macem atom C di alam,
misalnya
11C6,
12C6,
13C6,
14C6, dan macem-macem lagi lah.
Tapi,dari macem-macem atom karbon ini, ga semuanya stabil.
Maksudnya stabil? Stabil maksudnya kalo ditaruh (diekspos) begitu
aja, jumlahnya ga akan berkurang sampai kapanpun kecuali ada yang
nyolong (HAHA GA LUCU AH). Sementara itu, yang ga stabil bakalan
berkurang karena ada yang meluruh (decaying process). Atom karbon
yang ga bakalan meluruh (stabil) yang ada di alam adalah
12C6 sama
13C6. Untuk unsur khusus,
seperti hidrogen, punya nama untuk isotop tertentu (di unsur
lain ga ada nama khusus, misalnya C-12, C-13, C-14 ya semua namanya
sama : karbon). Yakni:
1H1 dikasih nama
hidrogen, 2H1 dikasih nama deuterium, sama
3H1 dikasih nama tritium. Jadi jangan bingung
kalo denger istilah itu, karena semuanya mengacu ke isotop
hidrogen tertentu. Nanti selama pembahasan di sini, kita juga
bakalan ngomongin tentang gelombang elektromagnetik dan
spektrumnya. Apa itu? Intinya, cahaya tampak di mata kita (misal:
pelangi pelangi alangkah indahmu merah kuning hijau di langit yang
biru) itu cuma sebagian kecil dari gelombang elektromagnetik. Trus
mungkin lo nanya, apa sih yang bedain (bahasa keren:
mengklasifikasikan) gelombang elektromagnetik satu sama yang lain?
jawabannya adalah frekuensi, dan otomatis panjang gelombangnya.
Inget kan rumus c = . f ; nah karena c itu tetep (mendekati 3 x
10
8), otomatis kalo (panjang
gelombang) naek, maka f (frekuensi) akan berkurang. Ya kan?
Sip.. lanjut
Nah, makin ke kiri, panjang gelombangnya makin pendek. Makin ke
kanan, makin tinggi. Otomatis, frekuensi di sebelah kiri itu makin
tinggi, dan frekuensi di sebelah kanan makin tinggi. Oh iya, kalo
disebut gelombang radio, bisa termasuk FM, TV, ato mungkin AM (yang
adanya di sebelah kanan, berarti frekuensi rendah panjang gelombang
besar). Lalu, di bagian visible light itu digedein dari bagian yang
kecil itu. Nah itu dia warna yang bisa keliatan oleh mata-mata
kita. Jadi intinya warna yang bisa kita liat itu karena adanya
perbedaan panjang gelombang (ato frekuensi) dari gelombang
elektromagnetik. Cuma di rentang situ yang bisa kita lihat dengan
mata (jadi batasan penglihatan kita terbatas). Selain itu, kita ga
bisa lihat.. Ngeri lagi kalo kita bisa liat gelombang-gelombang
selain cahaya tampak. Bayangin, lo bisa ngeliat di deket lo ada
gelombang-gelombang HP yang keliatan dengan mata.. ato kalo lagi
denger radio, di deket radionya keliatan ada cacing-cacing keluar
HYAHAHAHA. Dari cahaya tampak, ungu yang paling gede frekuensinya,
merah yang paling kecil frekuensinya. Sekarang (nah udah ga sabar
kan) kita masuk ke bagian yang cukup mengerikan yakni tentang
isotop dan hubungannya dengan sel dan genetika, modul yang lagi
kita belajarin sekarang.. Waktu kuliah dulu, kita inget banget
disebutin istilah-istilah kayak SILAC, ICAT, iTRAQ, LOPIT, dan
sebagainya ngeri amet sih, tapi ternyata semua itu berujung ke satu
hal. Mereka semua ternyata (baru tau juga gw) adalah teknik yang
digunakan untuk ujung-ujungnya make suatu teknik lain yang
dinamakan spektroskopi massa (mass spectrometry). Apa itu
spektrometri massa? Ini adalah teknik buat analisis komposisi
elemen dari suatu sampel atau molekul. Misalnya, ada sampel batu
yang ingin dilihat komposisi batunya apa aja. Nah, dengan teknik
spektroskopi massa nanti bisa keliatan komposisi dari batu ini apa
aja. Spektrometri massa juga bisa dipake buat nentuin struktur
kimia molekul tertentu, terutama peptida (polimer asam amino rantai
pendek), dan struktur biomolekul lainnya.
-
Sel & Genetika 2009
13 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
Ada juga teknik lain untuk mendeteksi apa-apa aja yang ada di
suatu sampel, yakni dengan menggunakan alat yang namanya flow
cytometer, dengan proses flow cytometry (selanjutnya gw singkat
FC). FC ini (biasanya) menggunakan sinar laser, dengan cara kerja
alat berdasarkan prinsip penyebaran cahaya (light scattering); dan
pancaran sinar fluorosensi. Perlu diketahui, fluorosensi adalah
peristiwa satu molekul menyerap cahaya dengan energi dan panjang
gelombang tertentu, yang kemudian molekul yang nyerep cahaya itu
memancarkan (ato mengeluarkan) cahaya dengan energi yang lebih
rendah (atau panjang gelombang yang lebih besar). Oke? Oh iya, kita
juga perlu tahu gimana cara kerja flow cytometry, karena bakalan
kepake banget buat penjelasan selanjutnya, apalagi tentang STABLE
ISOTOPNYA gyahaha Nah, flow cytometer itu gambaran skematis
kerjanya kayak gini:
Nah, sampel yang bakalan dianalisis itu biasanya ditambahin
pewarna organik (organic dye, sebagi contoh yang paling terkenal
itu fluorosecin), yang juga biasanya bersifat flurosens, yang
mungkin bakalan nempel di komponen sampel tertentu. Ato untuk
pemeriksaan lain bisa juga menggunakan zat flurosens yang bisa
menempel di reseptor sel tertentu. Kemudian,sampel ini dimasukin ke
dalam semacam tabung yang difokuskan secara hidrodinamik
(menggunakan fisika mekanika fluida lah intinya), kemudian
partikel-partikel ini bakal ditembak dengan sinar laser dengan
panjang gelombang
monokromatik tertentu (namanya sinar laser pasti monokromatik,
satu panjang gelombang tertentu, tidak akan menyebar melalui
prisma). Nah, partikel-partikel yang terkena ini bakal (yang
flouresens), akan tereksitasi (baca: tingkat energinya menjadi
tinggi), lalu dalam waktu yang sangat singkat akan kembali ke
energi stabilnya sambil memancarkan energi dalam bentuk cahaya
(inget, cahaya mengandung energi). Sementara itu, di luar sifat
flurosensnya, si laser yang terhalangi sama si partikel ini, bakal
ada yang tetep merembet ke depan (ini namanya forward light
scatter, ini bakal menjadi bahan untuk deteksi berpa sih ukuran si
partikel), sama juga ada yang bisa jadi menyebar kemana-mana / nama
laennya sideward light scatter (umumnya ada detektor di arah 90
o,
nah pancaran sinar laser kemana-mana ini bisa deteksi seberapa
rumit sih struktur si partikel). Nah, cahaya-cahaya yang ini (baik
akibat perpendaran flurosens, forward light scatter, ato sideward
light scatter) bakal dideteksi sama detektor, kemudian bakal
dihasilin grafik-grafik. Grafik ini bakalan dipake buat nentuin
misalnya apa yang dikandung sama si sampel yang dianalisis itu.
Kira-kira, prinsip kerjanya begitu.. Trus, apa gunanya ini?? Banyak
banget lagi, misalnya, bisa dilewatin darah yang bakal dianalisis,
dari analisis flow cytometry bakal keliatan ukuran sel darah
misalnya, komposisinya, jumlah sel darah tertentu, jenisnya, dan
lainnya. Maksudnya dari eksitasi itu seperti ini. Misalnya, Alexa
Flour 488, bakalan nyerep energi paling banyak (molekul Alexa Flour
488 bakalan paling banyak tereksitasi) kalo dikasih sinar dengan
panjang gelombang 488 nm. Nah, kalo seperti ini, ketika memancarkan
energi (kan udah gw bilang, kalo dikasih energi dia bakalan
mancarin energi dengan panjang gelombang yang lebih panjang), dia
bakalan mancarin cahaya dengan panjang gelombang 520 nm. Nah, nanti
panjang gelombang ini dianalisis oleh software flow cytometer. Apa
itu Quantum Dots (Qdot)? Sering juga disebut nanokristal. Quantum
dots itu sebenernya sebuah semikonduktor (semikonduktor itu
material yang sifatnya antara konduktor dan isolator, jadi
konduktivitasya bisa diubah dengan stimulus eksternal, misalnya
voltase; bandingkan dengan konduktivitas konduktor murni, contohnya
besi. Besi, ga peduli apapun kondisinya, dia pasti jadi konduktor
(bisa menghantar listrik, ya kan, sementara si semikonduktor ini
perlu pengaturan tertentu biar bisa jadi menghantar listrik)). Nah,
Qdot ini adalah sebuah semikonduktor yang sangat sangat kecil
(ukurannya nano cuy!, sekitar 2 10 nm, lebih kecil dari ukuran
virus terkecil, buatan manusia pula, DAHSYAT!). Nah, di ukuran yang
kecil buanget ini, Qdot agak beda dengan semikonduktor yang umum.
INtinya Qdot juga bakal dipake sebagai pewarna fluorosens, yang
bakal mancarin sinar setelah dipaparin sinar tertentu (sama kan kek
flourosens yang biasa), tapi dia punya beda dengan pewarna organik
biasa. Beda utamanya adalah Qdot bisa dipake untuk sinar eksitasi
dengan panjang gelombang yang seragam, untuk jenis-jenis Qdot yang
beda. Sementara itu, pewarna tradisional seperti fluorescein kan
banyak macemnya, nah
-
Sel & Genetika 2009
14 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
dia harus menggunakan laser pengeksitasi dengan panjang
gelombang yang beda-beda, sehingga bakalan lebih repot (karena
nantinya harus pake filter-filter tentu supaya mesin pengolah
hasilnya ga bingung bedain gitu hehe),,, TAPI Sekarang udah eranya
STABLE ISOTOP nah, jadi sekarang mereka udah jarang make yang
namanya fluorescence dying, ayo Qdot lagi, tapi udah pake stable
isotop sebagai marker alias penanda.. (sadar ga apa guna pewarna
fluorescence ato Qdot, semuanya tuh buat menandai komponen tertentu
dari sampel biar bisa dibedain melalui alat FC). Lho, kenapa pake
stable isotop? Rupanya ada kelebihan penggunaan teknologi modern
ini, yakni bisa lebih dari 100 penanda (marker, ato biomarker, sami
mawon = sama saja) dalam satu analisis sekaligus, trus signalnya
lebih terfokus dan tidak ada distorsi sinyal / overlapping sinyal
yang bakalan banyak ditemuin apalagi kalo kita gunain teknik
fluorescence dying (ini sebenernya konsekuensi akibat penggunaan
banyak fluorescence marker/dying secara sekaligus banyak, karena
kan setiap marker punya panjang gelombang absorbsi khusus yang
kemudian mancarin gelombang eksitasi khusus juga, nah kalo dipake
sekaligus dalam 1 kali analisis bakal ada overlapping area yang
bikin bingung mesin FC, ato bakal membuat hasilnya kurang akurat,
ngerti kan..).. Jadi, kesimpulannya, stable isotop bakalan dipake
sebagai pengganti fluorescence marker/dying dan juga Qdot hehe
(tapi sekarang ini kalo gw baca-baca penggunaan fluorescence dying
masih banyak banget dipake oleh mesin-mesin FC..) Nama teknologi
baru ini adalah DVS (ga nemu singkatannya, kekna ini nama
perusahaan yang ngembangin deh haha), alatnya namanya CyTOF, trus
nama reagennya itu MAXPAR haha.. (serius, gw liat ini di website
yang jualan alat kek ginian, ini aja di brosur produknya buahaha).
Disitu ditulis MAXPAR itu analog sama fluorophores, yakni
menggantikan si fluorescent dengan elemen stabil dan non-radioaktif
isotop. Analisis dilakukan oleh mesin CyTOF dengan prinsip dasar
spektrometri massa elemental (misalnya proses spektrometri massa
dengan cara spesifik, yakni: ICP-MS, alias Inductively coupled
plasma mass spectrometry apa pula ini ) Sekarang ini, udah lebih
dari 100 isotop dipake buat penanda.. Pengunaan stable isotop makin
marak selain karena udah gw sebutin tadi di atas, dia juga bisa
meningkatkan akurasi dan sensitivitas lho.. haha.. Inti penggunaan
stable isotope ujung-ujungnya harus dikaitin sama mass spectrometry
(liat aja contoh dari jodoh si CyTOF sama si MAXPAR haha). Isotop
kan jadi marker alias penanda di substansi yang bakal dianalisis.
Karena isotop-isotop punya massa berbeda, mass spectrometry bakal
menghasilkan data yang bisa disimpulin nantinya tentang komposisi
substansi yang dianalisis. Ini bakalan banyak banget dipake buat
analisis kimia organik misalnya, contoh: dari mana sih ketauan kalo
reaksi kimia X + Y, atom C yang pindahnya berasal dari X apa Y
(anggep aja X dan Y punya C masing-masing), nah penggunaan isotop
ini bakalan kepake. Contoh laen kegunaan dari isotop:
ICAT alias isotope-coded affinity tag ~ ini adalah metode yang
umumnya dipake buat dapetin info tentang protein (nama kerennya
quantitative proteomics) dalam sampel tertentu, juga bisa bandingin
sampel protein di satu sampel dengan sampel lain. Jadi, bisa dipake
misalnya buat bandingin sampel dari orang sehat sama orang sakit.
Inti perlakuan dengan teknik analisis ICAT ini adalah sampel
protein satu diberikan isotop ringan dan yang lain diberikan isotop
berat. Sampel bakalan dianalisis pake LC-MS (liquid
chromatography-mass spectrometry).. Contohnya, gw pengen analisis
protein ragi yang tumbuh di kondisi aerob dan anerob.. Nanti
ditumbuhin dalam media tertentu, di-sentrifuge, peletnya diambil,
trus dianalisis. Salah satu ada yang ditambah isotop berat, yang
lain ditambah isotop ringan. Campurin keduanya dalam 1 tabung, lalu
tambahin protease untuk motong-motong proteinnya menhjadi
bentuk-bentuk potongan lebih kecil (jadi peptida). Kemudian,
gunakan molekul avidin (dia fungsinya kek magnet, bakal narik
fragmen protein ini). Sekarang, saatnya kita analisis dua populasi
protein ini, yang bisa dipisahkan berdasarkan ukuran. Intinya bisa
kelihatan bedanya deh (sumpah gw bener-bener susah nangkep ini, ada
animasinya tapi bingung bener) iTRAQ alias isobaric tag for
relative and absolute quantitation, juga dipake buat labeling
protein secara kovalen (lagi-lagi iTRAQ itu merk dagang haha),
intinya juga dipake buat me-label peptida dengan stable isotop.
Bisa sampe delapan sampel biologis, sehingga memungkinkan
identifikasi secara simultan. (diambil dari brosurnya :) ) ~ iTRAQ
akan dianalisis dengan metode spektrometri massa khusus, yakni
TANDEM MASS SPECTROMETRY (disingkat: MS/MS) TMS sendiri adalah mass
spectrometry bertahap (duh, gw ga kebayang tentang prosesnya maaf
ya teman-teman huhu) SILAC itu stable isotope labeling by amino
acids in cell culture lagi-lagi sama, buat menentukan perbedaan
protein di dua (atau lebih sampel). Ini metode yang cukup sering
digunakan. Ditumbuhkan dalam kultur sel, yang satu diberikan media
pertumbuhan dengan asam amino normal; yang satunya dengan asan
amino ditambah stable isotope (heavy). Akhirnya juga melalui proses
mass spectrometry buat analisis lebih lanjut. Semua isotop stabil
(ato disebut juga stable nucleids) yang punya jumlah proton ganjil
punya momen magnet di dalam inti atomnya (juga momentum sudut atom)
Radioimmunoassay itu teknik buat nentuin konsentrasi antigen,
dengan membuat antigen seseorang yang udah diketahui menjadi
radioaktif, dengan penggunaan isotop radioaktif yang memancarkan
sinar gamma (biasnaya dipake iodine). Iodin ini ditempelin ke
tirosin. Nah, antigen yang udah ditandain sama isotop radioaktif
ini dicampur sama antibodi yang mengenai antigen itu, dan mereka
pacaran. Kemudian, serum dari sampel orang yang belum diketahui
tentang antigen itu ditambahkan. Ini mengakibatkan
-
Sel & Genetika 2009
15 Modul Sel & Genetika Siepend 2009 BISA! Sumatif II part
1
unlabeled (ato antigen dari orang ini, kan ga dikasih isotop
radioaktif) antigen ini bersaing secara ketat dengan antigen yang
udah dikasih radioaktif ini untuk mendapatkan hati si antibodi.
Nantinya, banyak antigen unlabeled ini yang bakal nempel dengan
antibodi, sehingga konsentrasi si antigen unlabeled yang belom
berikatan bakalan berkurang. Rasio antara antibodi-antigen labeled
dengan antibodi-antigen unlabeled juga berubah. Ini yang menjadi
bahan olahan untuk deteksi. Spektroskopi NMR ~ intinya metode
spektroskopi ini berdasarkan sama molekul yang bisa menyerap
gelombang radio (khususnya intinya yantg menyerap) dalam medan
magnet tertentu. Ada inti atom yang bisa spin (misalnya inti-inti
dari atom yang jumlah protonnya ganjil), ato ada yang ga bisa spin
(misalnya inti-inti dari atom yang jumlah protonnya genap). Tapi
ada yang paling sering disebut, yakni H dan C-13 (inget H cuma
punya 1 proton, ganjil kan). Oleh karena itu, C-12, misalnya, ga
bisa spin. Contohnya penggunan NMR nanti adalah pada MRI, dengan
prinsip spin, bukan eksitasi. Prinsip kerja MRI tuh karena tubuh
kita banyakan dari air (H2O), ada medan magnet yang mempengaruhi
soal spin-spin si atom H ini, yang sempet berubah karena medan
magnet tertentu namun untuk waktu tertentu kembali ke keadaan
normal. Gejala ini bakalan bisa ditangkep sama reseptor. Kalo
misalnya ada tumor, waktu untuk spinnya kembali ke keadaan normal
bisa jadi berbeda sama sel normal, jadi bisa terdeteksi kalo oh ada
penyakit toh (intinya sih gitu). Oh ya teman-teman, saking gw
bingung akan kerunutan materinya, mungkin ada beberapa facts yang
udah gw tulis di sini aja, dihafalin aja deh kalo bisa haha: C
punya 8 isotop; N punya 7 isotop Sinar UV (ultraviolet) yang
dikenai ke molekul tertentu bisa menaikkan paling tidak
satu elektron dari orbital normalnya ke orbital yang energinya
lebih tinggi. Sementara itu, infrared cuma bisa mengubah amplitudo
vibrasi molekul
UV menghasilkan eksitasi, visible light (cahaya tampak)
menghasilkan spin, infrared
(IR) menghasilkan vibrasi panas (kurang ngerti) Radioimmunoassay
menggunakan isotop tidak stabil (unstable isotope) Materi yang
cukup menarik, yakni tentang cara baca dari hasil flow cytometry.
Nah, alat ini bakalan ngehasilan suatu gambar abstrak yang cara
bacanya seperti ini. Misalnya, flow cytometry dari darah orang,
biar bisa kelihatan komponen-komponennya kayak gini nih. Seperti
yang udah dibilang di awal-awal, kalo yang namanya forward scatter
bakal nentuin ukuran dari partikel. Untuk grafik forward scatter
(sb X) dan jumlah kejadiannya / cell count (sb Y), bakalan keliatan
kalo ternyata di skjala antara 50-100, jumlahnya paling banyak Kalo
yang grafik kedua (mestinya ada warna ijo, merah, biru), nah ini
masalah side scatter, yang nentuin kekompleksan ato kerumitan
struktur internal dari partikel).
Dari sini keliatan kalo ada tiga struktur kerumitan yang
menunjukkan ada tiga jenis partikel berbeda (kita dah tahu partikel
di sini adalah jenis sel darah, karena yang dilewatin ke flow
cytometer itu darah). Nah, grafik yang ketiga ini merupakan
kombinasi dari grafik 1 dan grafik 2. Sb- nya adalah forward
scatter (yang proporsional sama ukuran sel); dan sb-y itu side
scatter (yang proporsional sama kerumitan strukturnya). Dari sini
bisa keliatan kalo daerah-daerah yang ukurannya relative kecil dan
kurang rumit itu limfosit, yang agak lebih gede tapi masih belum
terlalu rumit itu monosit; dan yang paling gede dan paling rumit
pula itu neutrofil. Demikian juga buat analisis yang fluorescence
ya
Sekian dulu tentir kali ini, semoga bermanfaat : ). Sumatif II
sukses! 2009 BISA! Kritik dan saran teman-teman kami tunggu ^^.
Terimakasih buat yang udah berkontribusi dalam pembuatan tentir
ini:
Angela Christina Arcci Pradessatama Evan Regar Karina Maharani
Pramudya Robbins & Sherwood!
part II coming soon