Biofisik & Sel Ekdefgsitabel

Biofisik & sel eksitabelBiofisik & sel eksitabel

dr. Bambang Purwanto, M.Kesdr. Bambang Purwanto, M.Kes

Dept. Ilmu Faal FK UnairDept. Ilmu Faal FK Unair20082008

Target Target Konsep Faal Konsep Faal (physiology)(physiology)Biofisik Biofisik @ biomekanik@ biomekanik@ bioenergi@ bioenergi@ biolistrik@ biolistrikBiosel Biosel @ struktur & fungsi sel@ struktur & fungsi sel@ hubungan antar sel@ hubungan antar selSel eksitabelSel eksitabel@ sel syaraf (neuron)@ sel syaraf (neuron)@ sel otot : rangka, polos, jantung @ sel otot : rangka, polos, jantung

Faal (physiology)Faal (physiology)

Physiology is how the normal body Physiology is how the normal body workwork

Konsep Faal : keseimbanganKonsep Faal : keseimbangan

@ lama : homeostasis@ lama : homeostasis

@ baru : homeodynamic stability@ baru : homeodynamic stability

Biofisik Biofisik

Tubuh manusia bekerja secara sistematis Tubuh manusia bekerja secara sistematis berdasarkan beberapa konsep fisika : berdasarkan beberapa konsep fisika :

fisika gerak (biomekanik)fisika gerak (biomekanik)

fisika energi (bioenergi)fisika energi (bioenergi)

fisika listrik (bioelektrik)fisika listrik (bioelektrik)

biomekanikbiomekanik

Kasus :Kasus :

Bos minta anda untuk mengevaluasi makanan Bos minta anda untuk mengevaluasi makanan karyawan kantor di kantin. karyawan kantor di kantin.

Apakah makanan itu cukup untuk aktivitas di kantor Apakah makanan itu cukup untuk aktivitas di kantor anda ?anda ?

BioenergiBioenergi

2 x Makanan sehari-hari menghasilkan energi ± 465 J/m2 dtk

Konsumsi energi pada aktifitasKonsumsi energi pada aktifitas

Jumlah energi aktifitas kantor ± 488,1 J/m2dtk

Potensial aksi (impuls)

Rangsangan yang cukup

akson neuron

+ + +

- - -+

-+

--+

BioelektrikBioelektrik

Biosel (Faal sel)Biosel (Faal sel)

SISTEM

SEL

JARINGAN

ORGAN

Hipertensi

Hipertrofi jantung

Myocard menebal

Myofilamen , sitoplasma

Membran sel semipermeabelMembran sel semipermeabel

Bagian luar sel

Bagian dalam sel

Membransel hidrofilikhidrofobik

Dua lapis fosfolipid

Protein pada membranProtein pada membranProtein perifer

Protein integral /transmembran

Sifat semipermeabel membranSifat semipermeabel membran

Membran sel memisahkan cair intrasel Membran sel memisahkan cair intrasel dengan cair ekstraseldengan cair ekstrasel

Ada bahan yang mudah, ada yang sulit Ada bahan yang mudah, ada yang sulit bahkan tak dapat melewati membranbahkan tak dapat melewati membran

Bahan yang mudah : OBahan yang mudah : O22, CO, CO22 , lipid , lipid

Bahan yang sulit : glukosa, proteinBahan yang sulit : glukosa, protein

Bahan yang tak bisa lewat : ion Na, K, CaBahan yang tak bisa lewat : ion Na, K, Ca

butuh saluran khusus butuh saluran khusus

Transport bahan Transport bahan

Jenis TransportJenis Transport KonsentrasiKonsentrasi Carier Carier ATP/ energiATP/ energi

Difusi Difusi Bhn terlarut dari Bhn terlarut dari

TinggiTinggirendahrendah-- --

Difusi Difusi terfasilitasiterfasilitasi

Tinggi Tinggi rendah rendah ++ --

Transport aktifTransport aktif Rendah Rendah tinggi tinggi ++ ++

Osmosis Osmosis Pelarut dari Pelarut dari

RendhRendhtinggitinggi-- --

Sitoplasma Sitoplasma

Sitoplasma merupakan Sitoplasma merupakan lingkungan di dalam sel lingkungan di dalam sel yang berisi :yang berisi :

1.1. Sitosol : cairan intraselulerSitosol : cairan intraseluler

2.2. Organella : Organella :

inti (nukleus)inti (nukleus)

mitokondriamitokondria

endoplasmik retikulum endoplasmik retikulum

golgi apparatusgolgi apparatus

Fungsi organellaFungsi organella

Nukleus : pusat pengendalian kegiatan sel Nukleus : pusat pengendalian kegiatan sel

Mitokodria : metbolisme glukosa dan asam Mitokodria : metbolisme glukosa dan asam lemak lemak ATP ATP energi energi

Endoplasmik retikulum : Endoplasmik retikulum :

granular / kasar : sintesis proteingranular / kasar : sintesis protein

agranular / halus : sintesis lipid, detoksagranular / halus : sintesis lipid, detoks

Golgi apparatus : penampung hasil Golgi apparatus : penampung hasil sintesis ER sintesis ER dikemas dikemas dimanfaatkan dimanfaatkan

Mitokondria Mitokondria

Hubungan antar sel Hubungan antar sel

Desmosome :

Berperanan sebagai pengikat sel satu dgn lainnya agar menjadi kokoh, contoh : antar sel otot jantung

Tight junction :

Melekatkan sel satu dgn lain terutama pada daerah apical margin sel epithel, contoh : antar sel epitel kulit, intestin dan tubulus ginjal

Gap junction :

Berperanan untuk transport molekul yang relatif kecil & konduksi impuls, contoh : antar sel otot polos dan otot jantung

Apical margin

Tight junction

Desmosome

Gap junction

Sel eksitabelSel eksitabel

Sifat sel eksitabelSifat sel eksitabel

Sifat sel eksitabel :Sifat sel eksitabel :1.1.bila dirangsang memberikan respon bila dirangsang memberikan respon

berupa potensial aksi (impuls)berupa potensial aksi (impuls)

2.2.Potensial aksi (impuls) yang terbentuk Potensial aksi (impuls) yang terbentuk akan dipropagasikan (dihantarkan) ke akan dipropagasikan (dihantarkan) ke segala arahsegala arah

Membran neuron

+ + + +

- - - -++

- -

Di dalam : negativeDi luar : positive

RESTING

Potensial aksi (impuls)

Rangsangan yang cukup

akson neuron

+ + +

- - -+

-+

--+

JIKA POTENSIAL AKSI MUNCUL↓

IMPULS

KONDUKSI/ PROPAGASI IMPULS

+ -

+

- +

- +-

+ -

SEL

Sel eksitabelSel eksitabel

sel syaraf (neuron)sel syaraf (neuron) sel otot : rangka, polos & jantungsel otot : rangka, polos & jantung

Sel syaraf Sel syaraf

Potensial aksi

Node of Ranvier

Saltatory conduction

Jauh lebih cepat dibandingkan konduksi impuls pada saraf tak bermyelin

KONDUKSI IMPULS SYARAFKONDUKSI IMPULS SYARAF

Impuls (potensial aksi) dihantarkan :Impuls (potensial aksi) dihantarkan : sepanjang membran neuron secara :sepanjang membran neuron secara :

@@ saltatory (meloncat)saltatory (meloncat) : neuron bermyelin : neuron bermyelin

@@ non saltatorynon saltatory : neuron tak bermyelin : neuron tak bermyelinSelubung myelin merupakan Selubung myelin merupakan isolatorisolator listrik sehingga impuls listrik sehingga impuls listrik dihantarkan dengan meloncat dari satu listrik dihantarkan dengan meloncat dari satu node of ranviernode of ranvier ke node of ranvier yang lainke node of ranvier yang lain melewati celah (cleft) dengan melepas neurotransmitermelewati celah (cleft) dengan melepas neurotransmiter

@. Synaps@. Synaps

@. Neuromuscular junction@. Neuromuscular junction

SynapsSynaps

Hubungan satu Hubungan satu neuron dengan neuron dengan neuron yang lainneuron yang lain

Melibatkan senyawa Melibatkan senyawa kimia, disebutkimia, disebut

neurotransmiter ??neurotransmiter ?? Pada post sinaps ada Pada post sinaps ada

reseptorreseptor dari dari neurotransmiter neurotransmiter khususkhusus

Neurotransmitter

Lebih dari 100 macam yg dpt diidentifikasi a. l. :

AcetylcholineNoradrenalin

Adrenalin Glutamat

GlisinGABA

Dopamin

Serotonin Protaglandin

EndorphinEnkephalin

neurotransmitter

Otot rangkaOtot rangka

Fungsi otot rangkaFungsi otot rangka

Otot rangka merupakan jaringan Otot rangka merupakan jaringan kontraktil kontraktil fungsi utama : kontraksi fungsi utama : kontraksi

Akibat dari kontraksi :Akibat dari kontraksi :

1.1. Gerakan Gerakan

2.2. Postur & bentuk tubuhPostur & bentuk tubuh

3.3. Proteksi terhadap organ dalamProteksi terhadap organ dalam

4.4. Panas tubuhPanas tubuh

MyofilamentMyofilament

Filamen tipis : actinFilamen tipis : actin@ actin @ actin

@ troponin T,I,C@ troponin T,I,C

@ tropomyosin@ tropomyosin

Filamen tebal : myosin Filamen tebal : myosin

@ head/ kepala@ head/ kepala

@ hinge/ leher (engsel)@ hinge/ leher (engsel)

@ rod/ tubuh (batang)@ rod/ tubuh (batang)

Membentuk double helix dengan active site tersembunyi

troponin Tropomyosin

Relaksasi Active site actin

tersembunyi

Kontraksi Active site actin

tersekpose

MYOSIN

Proses Kontraksi &Relaksasi

Otot rangka terangsangOtot rangka terangsangCalsium keluar dari cysternaCalsium keluar dari cysternaCa berikatan dgn Troponin CCa berikatan dgn Troponin CActin binding site terbukaActin binding site terbukaHead myosin menempel : kontraksiHead myosin menempel : kontraksiCalsium pump bekerja memasukkan Ca Calsium pump bekerja memasukkan Ca kembali ke SRkembali ke SRHead myosin lepas : relaksasiHead myosin lepas : relaksasi

Kontraksi (sliding)

Relaksasi

Otot Polos Otot Polos

Otot Polos Otot Polos Juga merupakan jar kontraktil spt otot Juga merupakan jar kontraktil spt otot

rangkarangka Berbeda dgn otot rangka, otot polos berciri Berbeda dgn otot rangka, otot polos berciri

::@. Sumber Ca dari ekstrasel dan SR@. Sumber Ca dari ekstrasel dan SR@. T tubul & cisterna tidak ada @. T tubul & cisterna tidak ada @. Peran troponin diganti calmodulin@. Peran troponin diganti calmodulin

Saraf otonom :Saraf otonom :@. Simpatis : adrenalin & nor adrenalin@. Simpatis : adrenalin & nor adrenalin@. Parasimpatis : asetilkolin@. Parasimpatis : asetilkolin

Macam otot polosMacam otot polos

Otot polos single unitOtot polos single unit Pelapis dinding organ Pelapis dinding organ

berongga, viscera, PDberongga, viscera, PD Antar membran sel saling Antar membran sel saling

melekat melekat satu kesatuan satu kesatuan Kontraksi terkoordinasiKontraksi terkoordinasi Satu inervasi syarafSatu inervasi syaraf Contoh : otot polos PD, Contoh : otot polos PD,

uterus, usus, lambung, uterus, usus, lambung, tuba falopiii, ureter, ves. tuba falopiii, ureter, ves. urinaria urinaria

Otot polos multi unitOtot polos multi unit Selain organ beronggaSelain organ berongga Soliter, tak terhubungSoliter, tak terhubung Kontrkasi sendiri 2xKontrkasi sendiri 2x Satu syaraf – satu fiber Satu syaraf – satu fiber

otot polosotot polos Contoh : dilatator & Contoh : dilatator &

konstriktor pupil, erektor konstriktor pupil, erektor villi, dllvilli, dll

Potensial aksi otot polos : ada 2 macam

Action pot. + plateau

Single – unit smooth muscle (visceral)

Plateau

Spike potential

= di otot rangka

Multi – unit smooth muscle ( discrete )

Kontraksi Kontraksi

Rangsangan Rangsangan Ca ekstrasel masuk Ca ekstrasel masuk Ca~calmodulin Ca~calmodulin calmodulin aktif calmodulin aktif MLCK MLCK aktif aktif Myosin ATPase aktif Myosin ATPase aktif sliding Myosin sliding Myosin sliding aktin sliding aktin kontraksikontraksi

Ca dipompa aktif oleh SR Ca dipompa aktif oleh SR Ca~calmodulin Ca~calmodulin pecah pecah MLCK tak aktif MLCK tak aktif Mysoin ATPase tak Mysoin ATPase tak aktif aktif Myosin lepas dari aktin Myosin lepas dari aktin relaksasirelaksasi

Sifat khusus kontraksi Otot polos

1. Plasticity ( stress relaxation )

2. Tonic & rhythmic contraction

Rhythmic contraction

Tonic contraction

Diregangkan

Plasticity

Otot jantungOtot jantungOtot jantung bergaris Otot jantung bergaris mirip otot skelet, dengan mirip otot skelet, dengan beda :beda :

1.1. Membentuk percabanganMembentuk percabangan2.2. Syncytium fungsional Syncytium fungsional

membentuk kesatuan membentuk kesatuan fungsi karena punya fungsi karena punya desmosomdesmosom

3.3. Ada Ada Gap junctionGap junction yang yang menghubungkan antar menghubungkan antar membran sel otot jantung membran sel otot jantung

4.4. Hukum all or noneHukum all or none berlakuberlaku

Otot jantung peka terhadap rangsang, baik dari luar maupun dari Otot jantung peka terhadap rangsang, baik dari luar maupun dari organ jantung sendiri organ jantung sendiri bersifat otomasi, otonomik bersifat otomasi, otonomik

Otot jantung tidak dapat tetani walaupun berulang kali dirangsang Otot jantung tidak dapat tetani walaupun berulang kali dirangsang karena periode refrakter yang panjangkarena periode refrakter yang panjang

Periode refrakter : periode ~ otot tak bisa dirangsang Periode refrakter : periode ~ otot tak bisa dirangsang

Tahapan kontraksi relaksasi otot jantung hampir sama dengan otot

rangkaPerbedaannya :

• Depo Ion Ca2+ dari Lumen SR & Lumen Ttub ( ektraselluler )

Sumber energi kontraksi otot jantung :>95 % berasal dari proses oksidasi

didalam mitochondria( Asam lemak , glukosa, keton )

(11-6)