Download - Uki Biolistrik
Biolistrik :
• Kegiatan/ pristiwa listrik yg terjadi pada sel hidup.
• Terjadi akibat adanya perbedaan (kadar / muatan) ion di dalam dan luar sel.
• Perbedaan kadar/muatan ion membentuk potensial membran
Faktor-Faktor yang mempengaruhi Potensial Membran
• Perbedaan konsentrasi ion-ion antara di dalam sel dan di luar sel
• Permeabilitas ion terhadap membran sel
Pengukuran Potensial Listrik Membran
• Kegiatan listrik sel berlangsung sangat cepat! Diperlukan alat yang canggih!!
Tujuannya : • Bisa mendeteksi aliran listrik yang sangat kecil (miliVolt)
• Bisa mendeteksi kecepatan listrik yang lebih kecil dari detik. (miliSecond)
Peralatan canggih yang dipakai mengukur pristiwa Potensial aksi membran
• Osiloskop Sinar Katoda
• Amplifier
• Elektroda pencatat jenis logam dan mikro pipet kaca
Elektroda pencatat jenis logam dan mikro pipet kaca
Permeabilitas Membran
• Selektif permiabel (semi permiabel)
• Ion lewat melalui saluran ion
• Dua tipe saluran ion– Saluran ion tak bergerbang– Saluran ion bergerbang
• Gerbang voltase
• Gerbang ligan
• Gerbang lainnya
JENIS-JENIS SALURAN ION
1. SALURAN ION YANG PEMBUKAAN DAN PENUTUPANNYA DIATUR OLEH VOLTASE (SALURAN Ca PADA TERMINAL AKSON).
2. SALURAN ION YANG PEMBUKAAN DAN PENUTUPANNYA DIATUR OLEH LIGAN EKSTRASELULER (NEUROTRANSMITTER).
3. SALURAN ION YANG PEMBUKAAN DAN PENUTUPANNYA DIATUR OLEH LIGAN INTRASELULER (ION ATAU NUKLEOTIDA).
4. SALURAN ION YANG PEMBUKAAN DAN PENUTUPANNYA DIATUR SECARA MEKANIS (STRESS MEKANIS).
BEBERAPA KELUARGA SALURAN ION
KELUARGA PERWAKILAN ANGGOTA
SALURAN ION YANG DIATUR OLEH VOLTASE
SALURAN Na+ YANG DIATUR OLEH VOLTASE
SALURAN K+ YANG DIATUR OLEH VOLTASE
SALURAN Ca2+ YANG DIATUR OLEH VOLTASE
SALURAN ION YANG DIATUR OLEH TRANSMITTER
SALURAN KATION YANG DIATUR OLEH ASETILKOLIN
SALURAN KATION YANG DIATUR OLEH SEROTONIN
SALURAN KATION YANG DIATUR OLEH GLUTAMAT
SALURAN Cl- YANG DIATUR OLEH GABA
SALURAN Cl- YANG DIATUR OLEH GLISIN
Saluran Na Begerbang yang Di Aktifkan Ligan
Voltage Gated Na Chanel
POMPA Na -K
Laju perpindahan ion dapat dicari dengan Persamaan Nernst
Potensial Nernst
• Nilai potensial diantara kedua sisi membran yang mencegah difusi bersih suatu ion
EMF (milivolt) = +/- 58 log kons.dlm/kons.luar
Ionic Environments of the Membrane
Preparation Ion
Concentration (mM) RatioExtracellular/Intracellular
Veq (mV)
Intracellular
Extracellular
Squid axon(3) (Vr = -70
mV)
K+ 400 20 0.05 -75.5
Na+ 50 440 8.80 +54.8
Cl- 40 560 14.00 -66.5
Ca2+ 0.4 10 -- --
Mg2+ 10 54 -- --
organic anions
110 -- --
Potensial Nernst
• VX = (-58/z) log10( [X]inside / [X]outside ) • Dengan memasukkan nilai K+, didapatkan: • VK+ = (-58/+1) log10 (400/20) = -58 log10 (20) = -75.5
mV. • Jadi, K+ akan berada pada keseimbangan elektrokimia pada
perbandingan kadar 20/1 (CIS/CES), bila CIS negatif 75.5 mV dibandingkan CES.
• Pada potensial kurang negatif dari potensial keseimbangan ini, K+ akan bergerak ke luar sel; pada potensial yang lebih negatif dari potensial keseimbangan ini, K+ akan masuk ke dalam sel.
Untuk Na dan Cl
VNa+ = (-58/+1) log10 (50/440)
= +58 log10 (440/50)
= +58 log10 (8.8) = +54.8 mV
VCl- = (-58/-1) log10 (40/560)
= -58 log10 (560/40)
= -58 log10 (14) = -66.5 mV
Potensial Nernst
Faktor – faktor yang mempengaruhi difusi antar membran
1. Muatan listrik masing-masing ion.
2. Permeabilitas membran.
3. Konsentrasi ion-ion di sisi dalam maupun luar membran
Mambran sel Istirahat/ dalam keadaan tampa rangsangan.
• Dalam keadaan Polarisasi.
• Muatan + pada luar sel dan muatan – di dalam sel.
Potensial Aksi
• Rangsangan pada sel peka rangsang = perubahan permeabilitas membran
• Terjadi depolarisasi bila ion positif dari CES masuk ke CIS• Terjadi hiperpolarisasi bila ion positif yang pindah dari CIS
ke CES berkurang dari keadaan istirahat atau ion negatif dari CES masuk ke CIS
• Depolarisasi yang mencapai nilai ambang rangsang, gerbang aktivasi saluran Na cepat (Fast Voltage gated Na Chanel) terbuka, gerbang inaktivasi mulai menutup dan gerbang saluran K mulai membuka => Potensial aksi (tahap depolarisa)
• Gerbang inaktivasi Na tertutup, gebang saluran K terbuka, tahap repolarisasi potensial aksi
POTENSIAL MEMBRAN
Pembentukan Potensial AksiPeriode laten depolarisasi repolarisasi
Hiperpolarisasi kemudian
Rangsangan dapat berupa :
• Listrik
• Kimia
• Suhu
• Mekanik
• Osmotik
Sekema Potensial Aksi- Repolarisasi
RangsanganKanal Na+ terbuka (Gerbang voltase)
Permeabilitas terhadap Na+ naik => Na+ masuk
Dalam sel +Luar sel –(depolarisasi)
Potensial AksiPintu Na+ tertutup
Pintu Kterbuka
Kalium keluar
Muatan luar sellKembali + , di dlm – lagi(repolarisasi)
Siap utkdirangsang
Gambaran grafik Potensial Aksi :
+35
0
-55
-70
Rangsangan
periode laten
Fase Fase
Overshoot
Ambang letup/Firing level
Depolarisasi kemudian
Hiperpolarisasikemudian
mV
1
2
3
1 – 2 = refrakter absolut
2 – 3 = refrakter relatif
Skema Grafik Potensial Aksi
Rangsangan Priode laten
Perubahan cepat 90mVMelewati 0 mencapai ke +anDengan puncaknya + 35mV Overshoot.
Potensial perlahanMencapai –55mV
Penurunan lebih lambat/depolarisasi kemudian
Hiperpolarisasi kemudianSiap dirangsang lagi.
+ 15mV/Ambang letup
Potensial MeningkatHingga –70mV
Syarat terjadinya Potensial Aksi :
• Untuk terjadi PA, rangsangan harus mencapai nilai ambang (threshold) / tingkat letup (firing level) => All.
• Kalau Tidak
• Jadi PA tunduk pada hukum ‘All or none’
Depolarisasi yang tidak Mencapai nilai ambang
Menghilang, dikalahkanProses repolarisasi(Akomodasi)
PA tidak terjadi.
=> none
• Ambang kekuatan rangsangan punya hubungan dengan lamanya rangsangan!
• Kekuatan rangsangan yang lemah perlu waktu > lama utk menghasilkan jawaban sinyal.
• Bila lama/kekuatan rangsangan tidak mencapai ambang batas letup, PA tidak akan terjadi.
Akomodasi
Jenis Rangsangan
• Rangsangan Subminimal
• Rangsangan Minimal
• Rangsangan Submaksimal
• Rangsangan Maksimal
• Rangsangan Supramaksimal
Sumasi rangsangan subminimal
Rangsangan subminimal(dibawah ambang)
+ Rangsangan subminimal lain
Membran sel
Repolarisasi
Tidak sempaithreshold
Mencapai perlahanTitik threshold
Potensial Aksi
Sumasi temporal => rangsangan subminimal lain, dari satu sumber dengan waktu yang diperpendek dari satu rangsangan ke rangsangan lainnya
Sumasi spasial => rangsangan subminimal lain,dari sumber lain dalam waktu yang bersamaan
Energi untuk terjadinya pristiwa potensial aksi
• Perbedaan potensial membran• Perbedaan konsentrasi Na, K, Cl, Ca antara
bag. luar dan dalam membran saraf
Potensial aksi tidak memerlukan energi ATP.
ATP diperlukan untuk kerja pompa Na-K, pompa Na-Ca.
Jaringan yang peka rangsangan
• Saraf dan cabang-cabangnya
• OtotLurik
Jantung
Polos
Potensial Aksi dengan Plateau
Terjadi pada otot : Jantung
Otot polos ureter
Otot polos uterus
•Kanal Na cepat•Kanal Ca yang lambat•Kanal K yang terakhir aktif
Aktif pada perubahanVoltase tertentu.
Potensial membranNormalnya –90mV
Grafik PA dengan Plateau
+20
0
-90
waktu
mV
Fase 0
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Fase 4
Proses PA dengan Plateu
• Fase 0 : depolarisasi cepat & overshoot krn aktivasi kanal Na+ yg cepat.
• Fase 1 : repolarisasi cepat, Kanal Na+ inaktif & adanya influks Cl/Sal K+cepat terbuka
• Fase 2 : Plateau yg lama, terbuka kanal Ca+ yg lambat (influk Ca+), Sal K+cepat tertutup, sal K+ lambat mulai terbuka (efluks K)
• Fase 3 : Kanal Ca tetutup & Kanal K makin terbuka, repolarisasi agak lambat.
• Kembali ke potensial istirahat.
Potensial Aksi menjadi Cetusan impuls saraf
Depolarisasi berlangsung
Muatan luar selmenjadi negatifpada titik itu
Menarik muatan +di titik baru disebelahnyake titik yang - tadi
Terjadi perubahanPotensial di titik baru Yang diambil muatan + nya Pintu Na di
Titik baru terbuka(depolarisasi lagi)
Rambatan depolarisasi Impuls saraf
Ritmisitas / automatisitas
• Terjadinya potensial aksi dengan sendirinya tampa adanya rangsangan dari luar.
Membran selalu permiabel terhadap Na+, Ca+2, kurang permiabel terhadap K+ => depolarisasi bergerak ke arah ambang letup
Otot jantung, otot licin, saraf di SSP(MO)
Periode Refrakter
• Pada serat saraf yang mudah/ sudah dirangsang tidak dapat terjadi potensial aksi baru selama membran dalam keadaan depolarisasi akibat potensial aksi sebelumnya.
Periode refrakter
Absolut
Relatif
Tidak dapatdirangsang
Dapat dirangsangDengan rangsanganLebih besar
Skema periode Refrakter
Dalam waktu singkat sesudah PA mulai timbul Saluran Na inaktif/tertutup
Sinyal rangsangan
Kanal Na tetap tidak terbuka
Tunggu sampai kembalinyaPotensial Membran Mendekati ambang letup
StandbyRefrakter relatif
R.Absolut