Cell Biology

DNA Transcription and Protein Assembly

DNA Replication Process

Professor Faiza AL-Kharafi from Kuwait

Cairan Tubuh dan Keseimbangan Asam Basa

Cairan tubuh merupakan cairan yang terdapat di dalam tubuh manusia atau hewan yang memiliki fungsi fisiologis tertentu. Contoh cairan tubuh adalah: Darah dan plasma darah, Sitosol, Cairan serebrospinal, Korpus vitreum maupun humor vitreous, Serumen, Humor aqueous, Cairan limfa, Cairan pleura, Cairan amnion

Fungsi Air / CairanTubuh :

• Pelarut universal :
• Senyawa bergerak lbh cepat dan mudah
• Berperan dalam reaksi kimia contoh :  Glucose larut dalam darah dan masuk ke sel
• Pengaturan suhu tubuh
• Mampu menyerap panas dlm jumlah besar
• Membuang panas dari jaringan yang menghasilkan panas, contoh : Otot-otot selama excercise
• Pelicin : Mengurangi gesekkan
• Reaksi-reaksi kimia : Pemecahan karbohidrat & pembentukan protein
• Pelindung : Cairan Cerebro-spinal, cairan amnion

Keseimbangan Cairan Tubuh

 

• Cairan tubuh menempati +/- 60 % BB tubuh
• Wanita dewasa muda : 50 – 55% Berat Badan
• Pria dewasa muda : 55 – 60% Berat Badan
• Bayi : 75% Berat Badan
• Usia lanjut : 45% Berat Badan
• Air penting untuk berbagai fungsi tubuh dan kadarnya harus tetap dijaga
Distribusi Cairan Tubuh
• Cairan Intracellular (dalam sel)  = 40 %
• Cairan Extracellular (luar sel)    = 20 %
• Cairan Interstitial (diantara & sekeliling sel) = 15 %
• Plasma Darah = 5 %
• Plasma darah pada dasarnya adalah larutan air yang mengandung :
• albumin
• bahan pembeku darah
• immunoglobin (antibodi)
• hormon
• berbagai jenis protein
• berbagai jenis garam
Elektrolit
• Kations (+)
• Calcium, Ca⁺⁺
• Magnesium, Mg ⁺⁺
• Potassium, K ⁺
• Sodium, Na ⁺
• Anions (-)
• Bicarbonate, HCO₃^-
• Chloride, Cl^-
• Phosphate, HPO₄^–
Keseimbangan Cairan Tubuh
Asupan (intake) cairan harus seimbang dgn keluaran (out put) cairan
• Sumber asupan cairan
• Makanan dan minuman
• proses metabolisme (karbohidrat)
• Sumber keluaran cairan 
• Penguapan melalui paru (pernapasan)
• Penguapan melalui kulit
• Feces
• Produksi urin
 
Pengaturan keseimbangan air
• Produksi urine banyak dan encer jika asupan air meningkat
• Produksi urine sedikit dan kental jika banyak kehilangan cairan
Pengaturan Reabsorpsi Air  & Elektrolit
• Pengaturan utama : hormon-hormon
• Antidiuretic hormone (ADH) : mencegah peningkatan kehilangan air pada urine
• Aldosterone : mengatur ion Natrium pada cairan extracellur
• Dicetuskan oleh mekanisme rennin-angiotensin
Pengaturan Keseimbangan Asam-Basa Darah
• pH Darah : 7.35-7.45 untuk menjaga homeostasis
• Alkalosis jika  pH > 7.45
• Acidosis  jika  pH < 7,45
• pH ditentukan oleh ion hidrogen (H+).
• Ion H+ meningkat, pH menurun (alkalis)
• Ion H+ menurun, pH meningkat (asidosis)
• Sebagian besar keseimbangan asam-basa diatur oleh GINJAL
• Sistem pengaturan lain : Buffers darah & Pernapasan
Buffers Darah
• yaitu : Raksi kimia utk mencegah perobahan konsentrasi ion hidrogen (H+) :
• mengikat H+ saat pH turun
• melepas H+ saat pH meningkat
• 3 sistem utama buffer kimia :
• sistem buffer Bicarbonate
• sistem buffer Phosphate
• sistem buffer Protein
Sistem Buffer Bicarbonate
• Merupakan senyawa asam carbonic (H2CO3) dan sodium bicarbonate (NaHCO3)
• Asam kuat bereaksi dgn Ion Bicarbonate (HCO3–) agar berubah menjadi asam lemah
• Basa kuat dipisahkan Asam carbonic menjadi basa lemah dan air
Pengaturan sistem Pernapasan thd keseimbangan asam-basa
• Carbon dioxide pd darah diubah menjadi ion bicarbonate dan dipindahkan oleh plasma
• Peningkatan konsentrasi ion hydrogen menghasilkan banyak asam carbonic
• ion hydrogen yang berlebihan dapat diturunkan dengan pelepasan carbon dioxide dari paru
• Frekuensi pernapasan : meningkat dan menurun tergantung perubahan pH darah
Pengaturan Ginjal terhadap keseimbangan asam-basa
• Ekskresi ion bicarbonate jika dibutuhkan
• Merobah atau membuat ion bicarbonate jika dibutuhkan
• pH Urine : 4.5 – 8.0

SIKLUS KREBS

Definisi Siklus Krebs

• Adalah satu seri reaksi yang terjadi di dalam mitokondria yang membawa katabolisme residu asetyl, membebaskan ekuivalen hidrogen, yang dengan oksidasi menyebabkan pelepasan dan penangkapan ATP sebagai kebutuhan energi jaringan.
• Residu asetyl dalam bentuk asetyl-KoA (CH3-CO-S-CoA, asetat aktif)

Tujuan Siklus Krebs

• Menjelaskan reaksi-reaksi metabolik akhir yang umum terdapat pada jalur biokimia utama katabolisme tenaga
• Menggambarkan bahwa CO2 tidak hanya merupakan hasil akhir metabolisme, namun dapat berperan sebagai zat antara, misalnya untuk proses lipogenesis.
• Mengenali peran sentral mitokondria pada katalisis dan pengendalian jalur-jalur metabolik tertentu, mitokondria berfungsi sebagai penghasil energi.

Fungsi

• Menghasilkan sebagian besar CO₂
• Metabolisme lain yang menghasilkan CO₂ misalnya jalur pentosa phospat atau P3 (pentosa phospat pathway) atau kalau di harper heksosa monofosfat.
• Sumber enzym-enzym tereduksi yang mendorong RR ( Rantai Respirasi)
• Merupakan alat agar tenaga yang berlebihan dapat digunakan untuk sintesis lemak sebelum pembentukan TG untuk penimbunan lemak
• Menyediakan prekursor-prekursor penting untuk sub-sub unit yang diperlukan dalam sintesis berbagai molekul
• Menyediakan mekanisme pengendalian langsung atau tidak langsung untuk lain-lain sistem enzym

Daur Siklus Krebs

• Karbohidrat , Protein dan Lemak /Lipid akan dimetabolisme yang hasil akhirnya menjadi asetyl Co-A, dimana asetyl Co-A merupakan substrat untuk siklus krebs.
• Kemudian dari siklus krebs dihasilkan CO₂, Hidrogen (FAD NAD) dan ATP.
• Hidrogen (reducing ekivalen) merupakan substrat untuk rantai respirasi (RR).
• Siklus krebs harus berjalan dalamSiklus Asam Sitrat (Siklus Krebs)

Keterangan:

• Substrat siklus krebs adalah asetyl Co-A.
• Asetyl Co-A akan bereaksi dengan oksalo asetat (OAA) à hasilnya sitrat
• Asam sitrat rumusnya beda dengan asam askorbat (vitamin C), kalau vitamin C itu rumusnya lebih mirip glukosa. Manusia tidak bisa menghasilkan vitamin C karena ada suatu reaksi yang terputus dimana manusia itu tidak mempunyai enzim L-glunoluase oksidase yang mengoksidasi glukosa menjadi vitamin C.
• Dari isositrat ke  QUOTE   alfa-ketoglutarat membebaskan CO₂ dan NADH (koenzim).
• Kalau menghasilkan NADH pasti membutuhkan NAD.
• NAD à dalam bentuk teroksidasi
• NADH à dalam bentuk tereduksi
• NAD merupakan derivat vitamin B₃.

1. B₁ à thiamin
2. B₂ à riboflavin
3. B₃ à niasin

• Koenzim yang terkait dengan ATP hanya vitamin B₂ dan B₃.
• Kekurangan vitamin B akan mengganggu metabolisme energi.
• NADH à enzimnya isositrat dehidrogenase.
• NADH akan masuk ke rantai respirasi melepaskan hidrogen dan menghasilkan 3 ATP. Sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP
• Dekarboksilasi oksidasi à melepaskan CO₂.
• Dari  QUOTE   alfa-keto menjadi suksinil Co-A à prosesnya dekarboksilasi oksidasi.
• Dari succynyl Co-A menjadi succinate langsung dihasilkan ATP.
• Reaksi yang menghasilkan ATP langsung: siklus krebs, glikolisis, fosforilasi oksidatif, dan rantai respirasi.
• Lemak penghasil ATP paling banyak tapi tidak menghasilkan ATP secara langsung. Lemak banyak menghasilkan NADH dan FADH.
• Dari succinate menjadi fumarate dihasilkan FADH₂, membutuhkan koenzim FAD (derivat vitamin B₂), dihasilkan 2 ATP.
• Dari malate ke oxaloacetat dihasilkan NADH 3 ATP.
• Total ATP untuk 1 putaran (1 asetyl Co-A) siklus krebs à 12 ATP.
• Glikolisis à 2 asetyl Co-A
• Lemak à 8 asetyl Co.A
• 1 mol glukosa à 2 kali putaran
• 1 mol lemak à 8 kali putaran
• Karbohidrat disimpan di dalam becak-bercak sitoplasma di dalam hepar.
• Hepar dapat bertahan menyimpan glikogen à 0,5 gram
• Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO₂ dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH₂
• Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi à dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)
• Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr (piruvat) dan OAA
• Menghasilkan senyawa intermedier yg penting à asetil Co A, a KG & OAA
• Asam amino yang dihasilkan dari alfa-ketoglutarat melalui proses transamnasi à glutamat. Kalau asam oksaloasetat à aspartat QUOTE  
• Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul
• Siklus krebs selain sebagai jalur akhir karbohidrat , lemak dan protein, juga merupakan jalur awal ari makromolekul-makromolekul.
• Jalur akhir à katabolisme à mengubah KH à asetyl Co.A
• Jalur awal à anabolisme
• Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme à amfibolik
• Katabolisme à memproduksi molekul berenergi tinggi
• Anabolisme à memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul

Jadi Dalam setiap siklus:

• 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO₂
• Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat à setelah mengalami reaksi yang panjang à kembali diperoleh OAA
• Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi à dimana energi à digunakan utk mereduksi NAD dan FAD
• Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH₂
• Tidak diperlukan O₂ pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif à untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A

Glikolisis vs SIKLUS KREBS( TCA )

GLIKOLISIS

SIKLUS KREBS

Reaksi berjalan linier Lokasi di sitoplasma

Reaksi siklis Peran anabolisme dalam siklus krebs ditunjukkan oleh 4 senyawa intermediet, yaitu: Sitrat Dapat digunakan untuk membentuk kolestrol atau asam lemak. Jika terjadi gangguan atau hambatan pada perubahan sitrat menjadi sis-akusitrat sehingga sitrat menumpuk misalnya, maka sitrat tersebut akan terakumulasi dan dapat meningkatkan kolesterol atau asam lemak.  QUOTE   Alfa-ketoglutarat Melalui proses transaminasi menghasilkan asam amino glutamat. Purin à jika terlalu banyak di dalam tubuh akan diubah menjadi asam urat, bisa meningkatkan konsentrasi asam urat di dalam darah. Asam urat di dalam tubuh berfungsi sebagai antioksida endogen. Succynil Co-A Digunakan untuk mensitesis hem. Hem+protein globin à hemoglobin. Kalau di dalam tanaman, succynil Co-A digunakan untuk pembentukan klorofil. Rumus hem dan rumus klorofil sama persis, bedanya kalau hem mengikat logam di tengahnya adalah Fe, sedangkan klorofil logam di tengahnya adalah Mg. Oksalo asetat Melalui proses transaminasi, enzimnya transaminase menjadi aspartat, purin dan pirimidin. PEMBEBASAN ATP oleh Siklus Krebs Siklus Krebs sebagai jalur metabolisme amfibolik Disebut amfibolik à anabolisme dan katabolisme. Contoh : a-ketoglutarat +alanin à glutamat + piruvat oksaloasetat +alanin à aspartat + piruvat suksinil ko-A, merupakan prazat untuk biosintesis hem Reaksi Siklus Krebs sebagai Jalur Metabolisme Amfibolik Reaksi-reaksi Anaplerotik Siklus Krebs Masukan banyak piruvat atau asetyl Ko-A ke dalam Siklus Krebs dapat mengurangi persediaan okasaloasetat yang digunakan untuk sintase sitrat. Dua reaksi yang yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan oksaloasetat disebut rx anaplerotik (memenuhi) Piruvat menjadi oksaloasetat Piruvat menjadi malat Pada jaringan otot yang dilatih berat, AMP menjadi IMP oleh deaminasi oksidatif. Hasil bersihnya membentuk FUMARAT Reaksi Anaplerotik Ketika produk intermedier TCA /siklus krebs digunakan sbg prekursor biosintesis lainnya Konsentrasi intermedier à turun à memperlambat kecepatan TCA Ada 5 reaksi : Piruvat OAA dgn enzim piruvat karboksilase dgn enzim PEP karboksikinase OAA dgn enzim PEP karboksilase Piruvat  malat dg enzim malat Reaksi transaminasi : aspartat OAA dan glutamat a-ketoglutarat Sekali lagi dalam Siklkus Krebs kita bisa ketahui Jalur metabolisme daur asam trikarboksilat (asam sitrat) pertama diketemukan oleh Krebs (1937). Oleh karena itu, jalur ini disebut pula daur Krebs. Jalur daur ini merupakan ajlur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Asetil ko-A (sebagai hasil katabolisme lemak dan karbohidrat), oksalasetat, fumarat, dan α-ketoglutarat (sebagaihasil katabolismeasam amino dan protein), masuk kedalam daur Krebs untuk selanjutnya dioksidasi melalui beberapa tahap reaksi yang kompleks menjadi CO 2, H 2O dan energi ATP. Kegiatan daur asam tri karboksilat terdapat dalam sel hewan, tumbuhan, dan jasad renik yang aerob dan merupakan metabolisme penghasil energi yang utama. Jasad yang anaerob tidak menggunakan metabolisme daur ini sebagai penghasil energinya. Daur Krebs merupakan bagian rangkaian proses pernafasan yang panjang dan kompleks, yaitu oksidasi glukosa menjadi CO 2dan H 2O serta produksi ATP. Proses pernafasan terdiri dari 4 tahap utama: glikolisis (oksidasi glukosa menjadi piruvat) konversi piruvat ke asetil ko-A daur Krebs dan proses pengangkutan elektron melalui rantai pernafasan yang dirangkaikan degan sintesis ATP dari ADP = Pi melalui proses fosforilasi bersifat oksidasi. Didalam sel eukariota, metabolisme asam trikarboksilat berlangsung didalam mitokondrion. Sebagian enzim dalam metabolisme ini terdapat di dalam cairan matriks dan sebagian lagi terikat pada bagian dalam membran mitokondrion.

DESKRIPSI ALBINO

Albino (dari bahasa Latin albus yang berarti putih), disebut juga hypomelanism atau hypomelanosis, adalah salah satu bentuk dari hypopigmentary congenital disorder. Ciri khasnya adalah hilangnya pigmen melanin pada mata, kulit, dan rambut (atau lebih jarang hanya pada mata). Albino timbul dari perpaduan gen resesif. Ciri-ciri seorang albino adalah mempunyai kulit dan rambut secara abnormal putih susu atau putih pucat dan memiliki iris merah muda atau biru dengan pupil merah.

Apa penyebab albino ?

Albino adalah kelainan genetik, bukan penyakit infeksi dan tidak dapat ditransmisi melalui kontak, tranfusi darah, dsb. Gen albino menyebabkan tubuh tidak dapat membuat pigmen melanin. Sebagian besar bentuk albino adalah hasil dari kelainan biologi dari gen-gen resesif yang diturunkan dari orang tua, walaupun dalam kasus-kasus yang jarang dapat diturunkan dari ayah/ibu saja. Ada mutasi genetik lain yang dikaitkan dengan albino, tetapi semuanya menuju pada perubahan dari produksi melanin dalam tubuh.
Albino dikategorikan dengan tirosinase -positif atau -negatif. Dalam kasus dari albino tirosinase-positif, enzim tirosinase ada, namun melanosit (sel pigmen) tidak mampu untuk memproduksi melanin karena alasan tertentu yang secara tidak langsung melibatkan enzim tirosinase. Dalam kasus tirosinase negatif, enzim tirosinase tidak diproduksi atau versi nonfungsional diproduksi.

Seseorang dapat menjadi karier dari gen albino tanpa menunjukkan fenotif tertentu, sehingga seorang anak albino dapat muncul dari orang tua yang tidak albino. Albino tidak terpengaruh gender, kecuali ocular albino (terkait dengan kromosom X), sehingga pria lebih sering terkena ocular albino.
Karena penderita albino tidak mempunyai pigmen melanin (berfungsi melindungi kulit dari radiasi ultraviolet yang datang dari matahari), mereka menderita karena sengatan sinar matahari, yang bukan merupakan masalah bagi orang biasa.

Apa saja tipe albino ?

Sekitar satu dari tujuh belas ribu orang menjadi albino, walaupun 1-70 orang adalah pembawa, bukan penderita.

Ada dua kategori utama dari albino pada manusia :

1. Oculocutaneous albinism (berarti albino pada mata dan kulit), kehilangan pigmen pada mata, kulit, dan rambut.
2. Ocular albinism, hanya kehilangan pigmen pada mata. Orang-orang dengan oculocutaneous albinism bisa tidak mempunyai pigmen dimana saja sampai ke tingkat hampir normal. Orang-orang dengan ocular albinism mempunyai warna rambut dan kulit yang normal, dan banyak dari mereka mempunyai penampilan mata yang normal.

Tipe lain, yakni :

• Recessive total albinism with congenital deafness
• Albinism black-lock cell-migration disorder syndrome (ABCD)
• Albinism-deafness syndrome (ADFN) (yang sebenarnya lebih berhubungan dengan vitiligo).

Hanya tes genetik satu-satunya cara untuk mengetahui seorang albino menderita kategori yang mana, walaupun beberapa dapat diketahui dari penampilannya.

Apa saja gejala dan tanda albino ?

Dengan test genetik, dapat diketahui apa seseorang itu albino berikut variasinya, tetapi tidak ada keuntungan medis kecuali pada kasus non-OCA disorders yang dapat menyebabkan albino disertai dengan masalah medis lain yang dapat diobati. Gejala-gejala dari albino dapat diobati dengan berbagai macam metode.

Umumnya kelainan mata pada penderita albino adalah sebagai berikut :
• Nystagmus, pergerakan bola mata yang irregular dan rapid dalam pola melingkar
• Strabismus (”crossed eyes” or “lazy eye”).
• Kesalahan dalam refraksi seperti miopi, hipertropi, dan astigmatisma.
• Fotofobia, hipersensitivitas terhadap cahaya
• Hipoplasi foveal – kurang berkembangnya fovea (bagian tengah dari retina)
• Hipoplasi nervus optikus – kurang berkembangnya nervus optikus.
• Abnormal decussation (crossing) dari fiber nervus optikus pada chiasma optikus.
• Ambliopia, penurunan akuisitas dari satu atau kedua mata karena buruknya transmisi ke otak, sering karena kondisi lain seperti strabismus.

Hilangnya pigmen juga membuat kulit menjadi terlalu sensitif pada cahaya matahari, sehingga mudah terbakar, sehingga penderita albino sebaiknya menghindari cahaya matahari atau melindungi kulit mereka.

Bagaimana mengobati albino ?

Albino adalah suatu kondisi yang tidak dapat diobati atau disembuhkan, tetapi ada beberapa hal kecil yang dapat dilakukan untuk memperbaiki kualitas hidup. Yang terpenting adalah memperbaiki daya lihat, melindungi mata dari sinar terang, dan menghindari kerusakan kulit dari cahaya matahari. Kesuksesan dalam terapi tergantung pada tipe albino dan seberapa parahnya gejala. Biasanya, orang dengan ocular albinism lebih mempunyai pigmen kulit normal, sehingga mereka tidak memerlukan perlakuan khusus pada kulit.

Pembedahan

Biasanya, pengobatan untuk kondisi mata terdiri dari rehabilitasi visual. Pembedahan mungkin untuk otot mata untuk menurunkan nystagmus, strabismus, dan kesalahan refraksi seperti astigmatisma. Pembedahan strabismus mungkin mengubahan penampilan dari mata. Pembedahan untuk nistagmus mungkin dapat mengurangi perputaran bola mata yang berlebihan.
Efektifitas dari semua prosedur ini bervariasi, tergantung dari keadaan masing-masing individu. Namun harus diketahui, pembedahan tidak akan mengembalikan fovea ke kondisi normal dan tidak memperbaiki daya lihat binocular. Dalam kasus esotropia (bentuk “crossed eyes” dari strabismus), pembedahan mungkin membantu daya lihat dengan memperbesar lapang pandang (area yang tertangkap oleh mata ketika mata melihat hanya pada satu titik).

Bantuan Daya Lihat

Kacamata dan ‘bantuan daya lihat’ lain dapat membantu orang albino, walaupun daya lihat mereka tidak dapat dikoreksi secara lengkap. Beberapa penderita albino cocok menggunakan bifocals (dengan lensa yang kuat untuk membaca), sementara yang lain lebih cocok menggunakan kacamata baca.
Penderita pun dapat memakai lensa kontak berwarna untuk menghalangi tranmisi cahaya melalui iris. Beberapa menggunakan bioptik, kacamata yang mempunyai teleskop kecil di atas atau belakang lensa biasa, sehingga mereka lebih dapat melihat sekeliling dibandingkan menggunakan lensa biasa atau teleskop.
Walaupun masih menjadi kontroversi, banyak ophthalmologist menyarankan penggunaan kacamata dari masa kecil sehingga mata dapat berkembang optimal.

Perlindungan terhadap Sinar Matahari

Penderita albino diharuskan menggunakan sunscreen ketika terkena cahaya matahari untuk melindungi kulit prematur atau kanker kulit. Baju penahan sinar matahari dan pakaian renang juga merupakan alternatif lain untuk melindungi kulit dari cahaya matahari yang berlebihan.
Penggunaan kacamata dan topi dapat membantu pula. Barang lain yang dapat membantu orang-orang dengan albino adalah menghindari perubahan tiba-tiba dari situasi cahaya dan menambahkan kaca penahan sinar matahari. Cahaya lebih baik tidak langsung mengenai posisi biasa dari penderita albino (seperti tempat duduk mereka pada meja makan). Jika mungkin, penderita albino lebih memilih untuk terkena cahaya di bagian punggung daripada di bagian muka.

MITOS-MITOS SALAH DALAM ALBINO

1. Orang albino itu steril, padahal tidak demikian. Fungsi reproduksi mereka tidak mengalami gangguan apapun.
2. Orang albino mempunyai umur pendek. Ini tidak benar secara umum, tetapi lebih disebabkan karena orang albino mempunyai kemungkinan lebih tinggi untuk menderita kanker kulit jika tidak memakai pelindung dari sinar matahari.
3. Hubungan seksual dengan orang albino dapat membuat pasangannya terkena penyakit. Jelas tidak benar!!!